UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA
SEDE QUITO
FACULTAD DE INGENIERÍAS
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA
TESIS PREVIA A LA OBTENCION DEL TÍTULO DE INGENIERO MECÁNICO
TEMA:
DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UNA MÁQUINA PARA
DESENROLLAR BOBINAS DE ACERO HASTA CUATRO
TONELADAS DE PESO
AUTOR:
ALEXANDER GIOVANNI PAUCAR GUALOTUÑA
DIRIGIDO POR:
ING. FERNANDO LARCO
QUITO, DICIEMBRE 2010
DECLARACION DE
RESPONSABILIDAD
El presente trabajo así como los
conceptos y conclusiones desarrolladas
son responsabilidad exclusiva del autor.
QUITO, DICIEMBRE 2010
Sr. Alexander Paucar.:______________
CERTIFICADO
Certifico que el presente trabajo de Tesis ha
sido realizado en forma total por el:
Sr. Paucar Gualotuña Alexander Giovanni
Ing. Fernando Larco.
DIRECTOR DE TESIS
DEDICATORIA
La presente Tesis la dedico a DIOS por
guiar nuestro camino con la verdad, a
mis padres por el apoyo y comprensión
incondicional además de su enorme
sabiduría.
AGRADECIMIENTO
Mi más sincero agradecimiento a la
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA y
al personal docente quienes compartieron sus
conocimientos y experiencias, a mi tutor por su
confianza, apoyo y consejos durante el desarrollo
de esta tesis, como también a todas las personas
que me brindaron su apoyo y colaboración.
INDICE GENERAL
Contenido Página
Planteamiento del problema i
Justificación ii
Alcance iii
Objetivo general iv
Objetivos específicos iv
CAPITULO I: MARCO TEÓRICO
1.1 Bobinas de acero 1
1.1.1 Características generales 1
1.1.1.1 Proceso de fabricación 2
1.1.1.2 Embalaje y marcado 3
1.1.2 Clasificación de las bobinas de acero 5
1.1.2.1 Según normas de calidad 5
1.1.2.2 Laminadas en caliente 6
1.1.2.3 Laminadas en frío 8
1.1.2.4 Galvanizadas 9
1.1.2.5 Inoxidable 12
1.1.2.5.1 Esmerilado de bobinas 15
1.1.2.6 Pre pintadas 16
1.1.2.7 Galvalume 18
1.2 Máquinas para desenrollar bobinas 21
1.2.1 Clasificación 21
1.2.1.1 Tipo manual 21
1.2.1.2 Tipo automático. 22
1.4 Sistemas eléctricos de control para el desenrollador de bobina 24
1.4.1 Elementos de control 24
1.4.1.1 El contactor 24
1.4.1.1.1 Partes del contactor 25
1.4.1.1.2 Funcionamiento del contactor 26
1.4.1.1.3 Ventajas en el uso de contactores 26
1.4.1.2 Elementos de mando 27
1.4.1.2.1 Tipos de pulsadores 28
1.4.1.3 Sensores 29
1.4.1.3.1 Tipos de sensores 29
1.4.1.3.1.1 Sensores de señalización 30
1.4.1.3.1.2 Funcionamiento del sensor de señalización 31
1.4.1.3.1.3 Sensores mecánicos 32
1.4.1.4 Variadores de velocidad 34
1.4.1.4.1 Tipos de variadores de velocidad 34
1.4.1.4.2 Características sobresalientes 35
1.4.1.4.3 Aplicaciones 36
1.4.1.5 Controladores lógicos programables (PLC´s) 37
1.4.1.5.1 Funcionamiento básico de un controlador lógico programable 38
1.4.1.5.2 Modo de operación 39
1.4.1.5.3 Aplicaciones 40
1.4.1.5.4 Clasificación de los PLC’s 41
1.4.1.5.4.1 Tipo nano 41
1.4.1.5.4.2 Tipo compacto 41
1.4.1.5.4.3 Tipo modular 42
1.4.1.5.4.4 Módulos de I/O 42
CAPITULO II: DISEÑO DE ELEMENTOS MECÁNICOS
2.1 Requisitos generales 43
2.2 Diseño del desenrollador (porta-bobinas) 44
2.2.1 Parámetros generales 44
2.2.1.1 Materiales a utilizar 44
2.2.1.2 Dimensionamiento 44
2.2.1.3 Método 45
2.2.1.4 Factor de seguridad 45
2.2.2 Diseño de la base 47
2.2.2.1 Ubicación de la carga distribuida 47
2.2.2.2 Selección del perfil 50
2.2.3 Diseño de la placa base 53
2.2.3.1 Fuerzas de reacción en la dirección “Z” 54
2.2.4 Diseño del armazón de soporte 61
2.2.4.1 Criterios de dimensionamiento 61
2.2.4.2 Selección del perfil 61
2.2.4.3 Parámetros 63
2.2.4.4 Dimensionamiento 63
2.2.4.5 Selección del perfil (ecuación de Euler) 65
2.2.4.6 Placa de apoyo 66
2.2.5 Sistema de arrastre 68
2.2.5.1 Eje telescópico 68
2.2.5.2 Tornillo de arrastre para el sistema móvil 70
2.2.5.3 Fuerza de empuje 72
2.2.6 Selección de la manivela de arrastre 75
2.2.7 Diseño de los tambores giratorios 76
2.2.7.1 Selección de rodamientos 76
2.2.7.2 Cono del plato giratorio 78
2.2.7.2.1 Área cortante 78
2.2.7.3 Diseño de la chaveta 80
2.2.8 Diseño de las juntas de soldadura 83
2.2.8.1 Junta 1 de soldadura 84
2.2.8.2 Junta 2 de soldadura 87
2.2.8.3 Junta 3 de soldadura 90
2.3 Diseño del sistema de transmisión mecánico 93
2.3.1 Transmisión mediante piñón-cadena 93
2.3.1.1 Ventaja del sistema 94
2.3.2 Cálculo de la potencia 95
2.3.2.1 Velocidad angular final del eje conductor 96
2.3.2.2 Aceleración y fuerza centrípeta 98
2.3.3 Selección de los elementos mecánicos 101
2.3.3.1 Moto reductor 101
2.3.3.1.1 Ventajas 101
2.3.3.1.2 Características de operación 102
2.3.3.2 Piñones 102
2.3.3.2.1 Procedimiento de selección 102
2.4 Simulación del sistema estructural 104
2.4.1 Modelado 104
2.5 Simulación del sistema dinámico 106
2.5.1 Entorno de la simulación dinámica 106
CAPITULO III Costos
3.1 Conceptos generales 110
3.1.1 Materiales 110
3.1.2 Insumos 112
3.1.3 Mano de obra 113
3.1.4 Costo total 116
CAPITULO IV Conclusiones y Recomendaciones
4.1 Conclusiones 117
4.2 Recomendaciones 118
Bibliografía 119
Bibliografía electrónica 119
Glosario 120
Anexos
INDICE DE FIGURAS
Contenido Página
CAPITULO I
Fig. 01 Dimensiones generales de una bobina de acero................................... 4
Fig. 02 Bobinas de acero empacadas y selladas 4
Fig. 03 Bobina laminada en caliente 7
Fig. 04 Bobina de acero laminado en frío 8
Fig. 05 Bobina de acero galvanizado 10
Fig. 06 Proceso de galvanizado de bobinas 11
Fig. 07 Bobinas de acero inoxidable esmeriladas 15
Fig. 08 Bobinas de acero inoxidable empacadas 16
Fig. 09 Bobinas de acero pre pintadas 17
Fig. 10 Adherencia de pintura fluropolímero en el acero 17
Fig. 11 Recubrimiento del galvalume en el acero 18
Fig. 12 Adherencia química del galvalume 19
Fig. 13 Bobina de galvalume 20
Fig. 14 Desenrollador de bobinas tipo manual 22
Fig. 15 Desenrollador hidráulico para 10Ton.y ancho 1250mm 23
Fig. 16 Parte de un contactor 25
Fig. 17 Partes principales de un pulsador 27
Fig. 18 Sensores infrarrojos IS471F y el diagrama de conexión 30
Fig. 19 Sensor de señalización tipo IR de luz infrarroja 32
Fig. 20 Modelo de sensor mecánico con muelle 33
Fig. 21 Variadores de velocidad tipo Alspa MV500 35
Fig. 22 Modelo de PLC tipo Omron electronics, con 6 entradas 37
Fig. 23 Esquema de los componentes principales de un PLC 38
Fig. 24 Pasos principales en la operación de un PLC 39
Fig. 25 Esquema de un circuito real conectado por relés y que serán
remplazados por el PLC 40
Fig. 26 PLC Tipo micro 42
Contenido Página
CAPITULO II
Fig. 27 Área necesaria para el diseño del perfil de la base para el porta bobinas48
Fig. 28 Carga distribuida y el diagrama de corte de la pieza...............................49
Fig. 29 Características principales del perfil correa “G 200x50x15x3”mm 52
Fig. 30 Características principales del perfil soldado de 2 correas
“G 200x50x15x3” mm 52
Fig. 31 Reacciones posibles en los tres ejes principales 53
Fig. 32 Diagrama una viga simplemente apoyada con carga distribuida 54
Fig. 33 Elementos posibles que intervienen para la fijación del perfil base con la
placa 54
Fig. 34 Parámetros generales de la placa base 55
Fig. 35 Detalle de la placa base 60
Fig. 36 Dimensiones generales de un perfil “UPN” 62
Fig. 37 Dimenciones generales para el armazón metálico 64
Fig. 38 Elementos que componen el armazón de soporte 64
Fig. 39 Parámetros para el cálculo de espesor de la placa de apoyo 67
Fig. 40 Diagrama de cuerpo libre del sistema para sujetar las bobinas 68
Fig. 41 Dimensiones generales de la rosca Acmé 29°.........................................71
Fig. 42 Parámetros para determinar la rosca del eje telescópico..........................72
Fig. 43 Parámetros para dimensionar una manivela............................................75
Fig. 44 Nomograma para seleccionar el tipo de rodamiento 77
Fig. 45 Parámetros para determinar el espesor para el plato giratorio 78
Fig. 45-A Dimensiones de chavetero según norma DIN 6885 80
Fig. 45-B Distribución de cargas en una chaveta sobre un eje 81
Fig. 46 Parámetros para determinar la junta 1 de soldadura 85
Fig. 47 Indica la reacción y momentos producidos en el punto A 86
Fig. 48 Parámetros para diseñar la junta 3 de soldadura 87
Fig. 49 Reacción y fuerza de corte producidos en el punto A 89
Fig. 50 Parámetros para diseñar la junta 3 de soldadura 90
Fig. 51 Reacción y fuerza de corte producidos en el punto 1 90
Fig. 52 Elementos que conforman el sistema de transmisión mediante cadena
piñón 93
Fig. 53 Partes principales de una cadena de transmisión 94
Fig. 54 Parámetros y condiciones para el cálculo de la potencia 96
Fig. 55 Aceleración y velocidad centrípeta 97
Fig. 56 Geometría del sistema estructural 104
Fig. 57 Sistema estructural modelado 105
Fig. 58 Diseño estructural aplicando una carga de cuatro toneladas 106
Fig. 59 Ensamble completo de la máquina 107
Fig. 60 Tabla de visualización de movimientos disponibles 108
Fig. 61 Selección de las superficies para ejecutar los movimientos 109
INDICE DE TABLAS
Contenido Página
CAPITULO I
Tabla N°1 Espesores y anchos estándar según la Norma ISO 3574-10986. 1
Tabla N°2 Clasificación de las bobinas de acero según normas de calidad. 5
Tabla N°3 Características de las bobinas de acero laminado en caliente. 6
Tabla N°4 Características de las bobinas laminadas en frío. 8
Tabla N°5 Características de las bobinas de acero galvanizadas. 10
Tabla N°6 Características generales de las bobinas de acero inoxidable. 13
Tabla N°7 Bobinas de acero inoxidable según composición química. 13
Tabla N°8 Bobinas de acero inoxidable según acabado superficial. 14
Tabla N°9 Características principales de las bobinas pre pintadas 16
Tabla N°10 Características del galvalume 20
Tabla N°11 Características de la máquina para desenrollar bobinas tipo manual. 21
Tabla N°12 Características del desenrollador hidráulico. 23
Tabla N°13 Tipo de sensores. 29
CAPITULO II
Tabla N°14 Parámetros generales de las bobinas de acero. 44
Tabla N°15 Fórmulas para el cálculo del peso lineal. 48
Tabla N°16 Cálculos para el peso lineal sobre el marco estructural metálico. 49
Tabla N°17 Cuadro de fórmulas para la selección del perfil de la base. 50
Tabla N°18 Cuadro de cálculos para obtener el módulo de sección. 51
Tabla N°19 Fórmulas y cálculos para determinar el espesor de la placa base. 56
Tabla N°20 Fórmulas para dimensionar la placa base. 57
Tabla N°21 Cálculos para dimensionar la placa base. 58
Tabla N°22 Cálculos de valores para la selección de los pernos de anclaje. 59
Tabla N°23 Características principales del perno de anclaje escogido. 60
Tabla N°24 Fórmulas y cálculos para seleccionar el perfil para el armazón
metálico. 66
Tabla N°25 Ecuaciones para calcular el espesor de la placa de apoyo. 67
Tabla N°26 Cálculo y operaciones. 67
Tabla N°27 Ecuaciones para el diseño del eje telescópico. 69
Tabla N°28 Cálculos para determinar el diámetro del eje telescópico. 70
Tabla N°29 Ecuaciones para determinar la fuerza de empuje. 73
Tabla N°30 Cálculos para dimensionar el tornillo de arrastre. 74
Tabla N°31 Parámetros generales para escoger los rodamientos. 77
Tabla N°32 Ecuaciones para determinar el espesor de la placa del cono. 79
Tabla N°33 Resolución de las ecuaciones para determinar el espesor de la placa. 77
Tabla N°33 Resolución de las ecuaciones para determinar el espesor de la placa. 77
Tabla N°32-A Ecuaciones para determinar la longitud de la chaveta. 82
Tabla N°33-A Resolución de las ecuaciones para determinar la longitud. 82
Tabla N°34 Electrodos para aceros ASTM A-36. 84
Tabla N°35 Ecuaciones para determinar la altura de la garganta de la soldadura. 85
Tabla N°36 Resolución de ecuaciones para determinar la altura de soldadura
Junta 2. 86
Tabla N°37 Ecuaciones para determinar el diseño de la junta 2. 85
Tabla N°38 Cálculos para determinar la altura de la garganta de soldadura
Junta 2. 89
Tabla N°39 Ecuaciones para determinar el diseño de soldadura Junta 3. 91
Tabla N°40 Resolución de las ecuaciones para determinar el diseño de
soldadura Junta3. 92
Tabla N°40-A Fórmulas y ecuaciones para determinar la velocidad angular. 97
Tabla N°41 Cálculos para determinar la velocidad angular y tangencial. 98
Tabla N°42 Ecuaciones y Formulas para determinar la potencia teórica. 99
Tabla N°43 Cálculos de la potencia teórica. 100
CAPITULO III
Tabla N°44 Costo de material. 111
Tabla N°45 Resumen del peso y costo total de los materiales. 112
Tabla N°46 Costo de los insumos. 113
Tabla N°47 Costo de mano de obra, fabricación y ensamblaje. 114
Tabla N°48 Costo de mano de obra del mecanizado. 115
Tabla N°49 Resumen del costo total de mano de obra. 115
Tabla N°50 Costo total de la máquina para desenrollar bobinas de acero. 116
i
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El presente proyecto de diseño de una máquina para desenrollar bobinas de
acero hasta cuatro toneladas de peso, tiene como objetivo mejorar parte de la
producción que se realizan en pequeñas y medianas industrias que utilizan bobinas
de distintos materiales como materia prima.
Uno de los principales inconvenientes existentes en las industrias es la
obtención del material en planchas cortadas a medida. El material de acero viene en
bobinas por lo que es necesario desenrollarlo, esto genera rubros económicos fuertes.
El proceso de desbobinado es manual con adaptación de ciertos mecanismos
peligrosos y rudimentarios, se utilizan de 4 a 6 operarios, no hay un buen sistema de
anclaje y de freno adecuado para estas operaciones, motivo por el cual se generan
pérdidas de material, de energía, de tiempo y de mano de obra pudiendo evitárselo.
ii
JUSTIFICACIÓN
El proyecto a presentar es fundamental para mejorar la productividad de varios
productos que se fabrican en las medianas y pequeñas industrias en especial del acero
debido a que el proceso inicial de desenrollado de bobinas es de forma manual
utilizando mecanismos inapropiados; no tienen anclajes ni frenos para mantener la
máquina estática al momento de realizar el proceso, pudiendo ocasionar accidentes
de trabajo y un inadecuado aprovechamiento de mano de obra.
iii
ALCANCE
Diseño de una máquina para desenrollar bobinas de acero con un peso
máximo de cuatro toneladas mediante la incorporación de sistemas mecánicos
y eléctricos cuya comprobación se lo realizará mediante la simulación del
programa software de diseño estructural SAP 2000.
El sistema motriz y de movimiento se presentará a través del programa
Autodesk Inventor.
iv
OBJETIVO GENERAL:
Diseño y simulación de una máquina para desenrollar bobinas de acero hasta
cuatro toneladas de peso.
OBJETIVOS ESPECIFICOS:
Diseñar una estructura metálica de soporte y un sistema de movimiento
rotacional utilizando dispositivos mecánicos y eléctricos.
Diseñar un sistema sujeción de la bobina mediante dos platos giratorios.
Realizar las pruebas de simulación utilizando software y programas
computacionales.
Elaboración del plano general y planos de detalle.
1
CAPITULO I
MARCO TEORICO
1.1 Bobinas de acero
1.1.1 Características generales
La Norma Internacional correspondiente a la fabricación de bobinas de acero
es ISO 3574-1986 o en el sistema japonés JIS G 3141.
El tamaño de la hoja de acero se expresa por el grosor, la anchura y la longitud
en milímetros, respectivamente.
Las dimensiones estándar, de las bobinas se indican en la Tabla N°1.
Tabla N°1 Espesores y anchos estándar según la Norma ISO3574-1986
Ancho estándar (mm) Espesor estándar (mm)
500...700
700…800
800 , 900 , 1000 , 1200
1000 , 1200 , 1500
0,4…1,6
0,5…1,8
0,6…2
2,3…3
3,2…5
900 , 1000, 1200
2
1.1.1.1 Proceso de fabricación
El proceso de fabricación del acero se inicia con la fusión de hierro, chatarra y
ferroaleaciones de acuerdo al grado de acero a preparar; continúa con la refinación
del acero para eliminar impurezas y reducir el contenido de carbono; posteriormente
el acero líquido se cuela de forma continua, se corta en planchones y se forman los
rollos rolados en caliente conocidos como bobinas.
El siguiente paso continúa con la laminación en frío, este proceso consta de
cuatro etapas que son: recocido y decapado de la materia prima, molinos de
laminación en frío, línea de recocido y limpieza final, y por último, la estación de
acabado superficial.
Los rodillos ejercen una presión sobre la lámina sin calentamiento previo,
donde ésta reduce su espesor debido a los rodillos de la máquina de laminación.
Después de la laminación en frío el material debe ser recocido ya que durante
el enrollado este se endurece por lo que, a fin de suavizar nuevamente el material, se
lo somete a un tratamiento térmico, el mismo que le permite a la estructura cristalina
regresar a su forma original1.
1 DAVIS, J.R, Stainless Steels, Manual de acero , Ed. Cendis, México, 2006, p.5
3
1.1.1.2 Embalaje y marcado
Las bobinas que hayan pasado la inspección y determinado el peso son
embaladas y marcadas. Para su identificación se debe incluir la información
necesaria con etiquetas pegadas en una parte visible indicando:
Norma de calidad.
Peso total.
Acabado de superficie y el tratamiento térmico.
Número de fabricación o de inspección.
Dimensiones generales ancho y espesor.
Nombre del fabricante o su marca de identificación.
Norma de calidad.
La Fig.01 muestra las dimensiones de una bobina terminada. Las bobinas
empaquetadas y selladas se puede observar en la Fig.02.
4
Fig.01 Dimensiones generales de una bobina de acero.
Diá
met
ro v
aria
ble
segú
n pe
so
Cartón soporteespesor de 40mm
Ø500 mm
DIA
ME
TR
O V
AR
IAB
LE S
EG
UN
PE
SO
Ø50
0
Ancho variable en mm
Fig.02 Bobinas de acero empacadas y selladas.
FUENTE: Imágenes cortesía de bobinas de acero suministro Alacerma, Año. 2008.
5
1.1.2 Clasificación de las bobinas de acero
1.1.2.1 Según normas de calidad
Este tipo de bobinas son ampliamente utilizadas en la industria metalmecánica
para la fabricación de varios productos se clasifican de la siguiente manera como se
indica en la Tabla N°2.
Tabla.N°2 Clasificación de las bobinas de acero según normas de calidad.
NAVAL ASTM A - 131 GRADO A
RECIPIENTES A PRESIÓN
ASTM A - 516 B GRADO 70
ASTM A - 620
ASTM A - 621
ASTM A - 622
ESTAMPADO
ASTM A - 36COMERCIAL
ASTM A - 569
ASTM A - 619
CALIDAD NORMA
ESTRUCTURAL
ASTM A - 36
ASTM A - 283 GRADO C
ASTM A - 500 GRADO C
ASTM A - 572 GRADO 50
6
Las características y usos de este tipo de bobinas de acero se indican en el
Anexo 01.
1.1.2.2 Laminadas en caliente
Este tipo de bobinas tienen las características generales como se indica en la
Tabla N°3.
Tabla N°3 Características de las bobinas de acero laminado en caliente.
CARACTERÍSTICAS1000 , 1200 , 12500,3...3,5JIS , G3141SPCC500... 610Laminado en caliente1...6
Técnica de fabricación Peso (toneladas)
DESCRIPCIONAncho (mm) Espesores (mm) Norma Grado Diámetro interno de bobina (mm)
Usos: ampliamente son utilizados en la industria metal mecánica, para la
fabricación de piezas industriales construcción de maquinaria según el uso, en la
Fig.03 se puede observar una bobina laminada en caliente estos tipos de acero
permiten una fabricación más eficaz debido a su buena soldabilidad.
El tratamiento térmico para la liberación de la tensión se deberá llevar a cabo
dentro de un rango de temperatura de 400 a 450°C con un tiempo de calentamiento
completo entre 60-120 minutos.
7
Después de este proceso se recomienda un enfriamiento lento dentro del horno,
el recocido o el trabajo a una temperatura superior a 450°C pueden reducir
considerablemente la resistencia de acero.
Fig.03 Bobina laminada en caliente.
FUENTE: Imágenes cortesía de bobinas de acero suministro Alacerma, Año. 2008.
8
1.1.2.3 Laminadas en frío
Las características generales de este tipo de bobinas se indican en la Tabla N°4.
Tabla N°4 Características de las bobinas laminadas en frío.
CARACTERÍSTICAS700...12500,3...3,5JIS SPCC,SPCD,SPCE500Laminado en frío2...20
Técnica de fabricación Peso (toneladas)
DESCRIPCIONAncho (mm) Espesores (mm) Norma Grado Diámetro interno de bobina (mm)
Esta clase de placa de acero posee una alta calidad de soldabilidad, buena
manufacturación, en la Fig.04 se indica las bobinas de laminado en frío.
Fig.04 Bobinas de acero laminado en frío.
FUENTE: Imágenes cortesía de bobinas de acero suministro Alacerma, Año. 2008.
9
Usos: De este tipo de bobinas se obtiene planchas o láminas en acero
moldeables, estos son adecuados para aplicaciones en los que precise buena
formabilidad, su mayor aplicación es la fabricación de perfiles estructurales para la
construcción.
1.1.2.4 Galvanizadas
Las placas que se pueden obtener de este tipo de bobinas son las siguientes:
Placa de acero galvanizada metal-compuesta. Esta clase de placa de acero
posee una alta calidad de viscosidad y soldabilidad.
Placa de acero galvanizada. Esta clase de placa de acero tiene maleabilidad,
pero su alta resistencia de corrosión
Placa de acero galvanizada de doble cara. Tienen a una mejor adaptabilidad
en la soldadura y una capa de pintura, para la prevención de óxido.2
Las características generales de este tipo de bobinas se indican en la Tabla N°5
2 HANS, Appold, Tecnología de los metales, Ed. Reverte, 1era Ed, Barcelona 1984, p.78
10
Tabla N°5 Características de las bobinas de acero galvanizadas.
CARACTERÍSTICAS600...15500,2...4,2JIS , G3302SPCC,SPCD,SAE - 10500...635Laminado en caliente2,2...20
Técnica de fabricación Peso (toneladas)
DESCRIPCIONAncho (mm) Espesores (mm) Norma de calidad Grado Diámetro interno de bobina (mm)
En la Fig.05 se observa una bobina de acero galvanizado, las propiedades
idóneas de galvanización son principalmente del resultado de la optimización de su
composición química. Es posible producir un revestimiento liso, brillante y duradero
mediante el control de los parámetros de galvanización, el grosor del revestimiento
deseado se consigue mediante el control del tiempo de inmersión y de temperatura se
debe evitar un tiempo de inmersión demasiado prolongado para mantener un grosor
razonable y una buena adherencia al revestimiento la Fig.06 se indica el proceso de
galvanizado de las bobinas:
Fig.05 Bobina de acero galvanizado.
11
Fig.06 Proceso de galvanizado de bobinas
Los usos principales son los siguientes:
Material para techos, paredes, conductos de ventilación, canales de la lluvia,
alcantarillas, etc.
Fabricación de envases metálicos.
Envases para producir el petróleo y los barriles para contener diversas clases
de materias primas químicas, de canales industriales, de los tanques de agua,
de cajas militares de la bala, de cubas de la fermentación para la cerveza, de
graneros, de gabinetes de distribución, de envases, de cajas del fertilizante, de
etc.
Cáscaras de los tableros traseros del colector de la lavadora, del refrigerador,
del aire acondicionado y de polvo; guardarropas, tablas de noche, gabinetes
de archivo, archivadores, estantes de libro y otros muebles.
Piezas estructurales para maquinarias como por ejemplo, diversas clases de
tubos de escape.
12
1.1.2.5 Inoxidable
El acero inoxidable puede ser combinado con distintos materiales, su fácil
mantenimiento y sus nobles características lo convierten en un material noble y
moderno cuyas características principales son:
RESISTENCIA A LA CORROSIÓN: La formación de una fina capa de
óxido en su superficie, le concede una elevada resistencia a la corrosión,
defendiéndola de la acción de los medios más agresivos, y tornándolo inerte y
de durabilidad comprobada.
CONFORMABILIDAD: Se presenta en composiciones químicas con
propiedades mecánicas específicas, que posibilitan diversas opciones de
conformación. Puede ser plegado, cortado, estampado y soldado,
adecuándose a diversas aplicaciones.
BELLEZA: Desde el opaco al espejado, el acero inoxidable ofrece una gran
gama de acabados superficiales, brindando recursos visuales y funcionalidad
a los productos.
VERSATILIDAD: El Acero Inoxidable es aplicado en diversos sectores de la
Industria, atendiendo a las diversas exigencias de variados proyectos.
FACILIDAD DE LIMPIEZA: El material asegura calidad en la asepsia
permitiendo total higiene, requisito indispensable en determinadas
aplicaciones.
En la Tabla N°6 se indica las características generales de las bobinas de acero
inoxidable.
13
Tabla N°6 Características generales de las bobinas de acero inoxidable.
CARACTERÍSTICAS1000...30000,2…8JIS , G3302ASTM,ANSI 201,202,301,304,410
500...635Laminado en caliente500...800
Técnica de fabricación Peso (toneladas)
DESCRIPCIONAncho (mm) Espesores (mm) Norma de calidad Grado Diámetro interno de bobina (mm)
Las bobinas también se clasifican de acuerdo a su composición química como
se indica en la Tabla N°7.
Tabla N°7 Bobinas de acero inoxidable según composición química (% en peso)
AISI W.-Nr. C Mn. Si. P. S. Cr. Ni. Mo. N. Otros
301 1.4310 0.15 2.00 1.00 0.045 0.03 16.0-18.0 6.0-8.0 - 0.10
304 1.4301 0.08 2.00 0.75 0.045 0.03 18.0-20.0 8.0-10.5 - 0.10
304L 1.4306 máx. 0.03 2.00 0.75 0.045 0.03 18.0-20.0 8.0-10.5 - 0.10
310 1.4845 0.08 2.00 1.20 - - 24.0-26.0 19.0-22.0 - -
316 1.4401 0.08 2.00 0.75 0.045 0.03 16.0-18.0 10.0-14.0 2.0-3.0 0.10
316L 1.4404 máx. 0.03 2.00 0.75 0.045 0.03 16.0-18.0 10.0-14.0 2.0-3.0 0.10
321 1.4541 0.08 2.00 0.75 0.045 0.03 17.0-19.0 9.0-12.0 - 0.10 5(C+N) Ti 0.70
409 1.4512 0.08 1.00 1.00 - - 10.5-12.5 - - - 6% C<T<1.0
430 1.4016 0.12 1.00 1.00 0.04 0.03 16.0-18.0 0.75 --
439 1.4510 0.03 1.00 1.00 0.04 0.03 17.0-19.0 0.50 - 0.30 0.20+4(C+N)<Ti+Nb<0.75
441 - 0.03 1.00 1.00 0.04 0.015 17.0-18.5 - -0.10 3C+0.30<Nb<1.00Ti=0.10 a 0.60
444 1.4521 0.25 1.00 1.00 0.04 0.03 17.5-19.5 - -0.10 0.20+4(C+N)<Ti+Nb<0.80
460 - 0.02 - - - - 21.00 - -- Nb 0.270 Ti 0.11
420 0.15 1.00 1.00 0.04 0.03 12.0-14.0 0.75 0.50 -
Aceros Inoxidables Austeníticos.
Aceros Inoxidables Ferríticos
Aceros Inoxidables Martensíticos
14
Las aplicaciones según el tipo se indican en el Anexo 02.
Las bobinas tienen infinidades de usos y aplicaciones; en la Tabla N°8 se
indica, según el acabado superficial.
Tabla.N°8 Bobinas de acero inoxidable según el acabado superficial.
Tipo Descripción
N°1 Material laminado en caliente, recocido (solubilizado) y decapado. Superficie gris clara y opaca. Es la “BC Blanca”.
2D Material laminado en frío, recocido (solubilizado) y decapado. Superficie gris opaca, pero mucho menos rugosa
2B Material laminado en frío, recocido (solubilizado) y decapado, Superficie con brillo, siendo muy reflexiva
un pequeño pase de laminación con cilindros pulidos (brillantes). en los aceros inoxidables ferríticos y poco
en los austeníticos y martensíticos.
BA Material laminado en frío, con cilindros pulidos y recocido (solubilizado) Superficie con brillo, reflectividad acentuada.
en horno con atmósfera inerte controlada.
N°3 Material lijado en una dirección con abrasivos de granulometría intermedia.
N°4 Material lijado en una dirección con abrasivos de granulometría fina. “Cepillado” menos rugoso que el anterior.
N°6 Idem al N°4, pero recibe todavía un acabado con paño embebido en pasta
abrasiva y aceite, no más en única dirección.
N°7 Material lijado en una dirección con abrasivos de varias granulometrías
progresivamente hasta llegar a un grado de alta reflectividad, pero
manteniendo todavía las líneas de pulido.
N°8 Material lijado en una dirección con abrasivos de varias granulometrías Acabado tan brillante reflectivo que permite
progresivamente hasta llegar a unos granos muy finos, donde no es el uso de inoxidable en espejos y reflectores.
más posible percibir las líneas de pulido.
Apariencia
que N°1.
“Cepillado” intermedio.
“Cepillado” mate-satinado.
Muy brillante y reflectivo.
15
1.1.2.5.1 Esmerilado de bobinas
Los tratamientos de superficie para bobinas de acero inoxidable, se aplica
diferentes tipos de esmerilado con aplicación de protección vinílica e interfoliado de
papel.
En la Fig.07 se muestra una bobina esmerilada para que posteriormente estas
puedan ser cortadas a chapas y/o flejes en diferentes anchos y largos de acuerdo a las
necesidades. La Fig.08 muestra las bobinas empacadas.
Estos productos están destinados principalmente a la industria vitivinícola, para
la gastronomía en general, la construcción de ascensores, escaleras mecánicas, etc.
Fig.07 Bobinas de acero inoxidable esmeriladas.
16
Fig.08 Bobinas de acero inoxidable empacadas.
1.1.2.6 Pre pintadas
Este tipo de bobinas se realizan en acero revestidos, la adherencia de la pintura
depende de la pintura de aceite fuerte hasta cubrir y proteger la película.
Para mantener un grosor razonable y una buena adherencia el revestimiento y
las propiedades mecánicas del acero deben cumplir con los requisitos de la
galvanización en caliente esto se lleva a cabo mediante los medios adecuados y el
control de tiempo de inmersión y de la temperatura, en la Tabla N°9 se indica las
propiedades de este tipo de bobinas.
Tabla.N°9 Características principales de las bobinas pre pintadas.
CARACTERÍSTICAS100...12500,2...3ASTM A-6530,001...0,002500...635Laminado en caliente500...800
Técnica de fabricación Peso (toneladas)
DESCRIPCIONAncho (mm) Espesores (mm) Norma de calidad Grosor de pintura:Diámetro interno de bobina (mm)
17
Las propiedades de la galvanización son principalmente del resultado de la
optimización de la composición química de la pintura; en la Fig.09 se indican las
bobinas pre pintadas, el uso de este material es por lo general en forma decorativa
para la línea arquitectónica.
Las categorías de pintura utilizadas son el polivinílico de silicio y el
fluropolímero. En la Fig.10 se indica la de adherencia de pintura en el acero.
Fig.09 Bobinas de acero pre pintadas.
Fig.10 Adherencia de pintura fluropolímero en el acero.
18
1.1.2.7 Galvalume
Este tipo de bobinas vienen enrolladas en un material llamado el Aluzinc o
también conocido como galvalume que es una aleación de aluminio, zinc más silicio
con la que se recubre toda la superficie, esto genera diversas propiedades de
resistencia a la corrosión, reflectividad lumínica y protección a las áreas adheridas.
Todo esto cumpliendo especificaciones de la norma ASTM –A792, de calidad
estructural.
En diferentes países como en el Ecuador es una resina que se aplica sobre las
caras superior e inferior de la plancha de acero, incrementando así la duración. En la
Fig.11 se explica gráficamente el recubrimiento que se lo realiza a la plancha de
acero y en la Fig.12 se indica la adherencia de la aleación
Fig.11 Recubrimiento del galvalume en el acero.
19
Fig.12 Adherencia química del galvalume.
La composición química del galvalume es la siguiente:
(Al) Aluminio 55%
(Zn) Zinc 43,4%
(Si) Silicio 1,6%
El galvalume retiene una superficie atractiva que otorga un aspecto fino, liso,
llano y con un brillo ligero, haciendo que el acabado sea más atractivo que el del
galvanizado sin necesidad de pintar.
Tiene unas excelentes propiedades de reflexión, la protección natural es siete
veces mejor que la del galvanizado convencional. El Aluminio aporta una alta
resistencia a la corrosión tanto atmosférica como a la producida por las altas
temperaturas y también otorga la reflectividad térmica. El Zinc protege mediante un
fenómeno llamado "acción de sacrificio", oxidándose antes que el acero, también
otorga formabilidad y protección galvánica al acero en caso de, bordes de corte y
otras áreas expuestas. El silicio le da una adherencia especial a la mezcla.
20
Las bobinas se producen con la más alta tecnología, mediante una inmersión en
caliente de acuerdo a norma ASTM-A-792-86 AZ 50. En la Tabla N°10 se indica las
características básicas del galvalume.
Tabla.N°10 Características del galvalume.
CARACTERÍSTICAS100…12500,3…1,5JIS G3302 , G3002 , GB/T25
AZ - Q195 - Q195L - SPCC
500...635Laminado en caliente2...10
Técnica de fabricación Peso (toneladas)
DESCRIPCIONAncho (mm) Espesores (mm) Norma de calidad GradoDiámetro interno de bobina (mm)
Usos: Este tipo de bobinas al ser cortadas en planchas son utilizados para la
fabricación de paneles para techos, también para uso de materiales eléctricos y
electrónicos, en el sector de la industria automotriz, electrodoméstico e instrumentos
musicales. En la Fig.13 se puede observar la bobina del galvalume.
Fig.13 Bobina de galvalume.
21
1.2 Máquinas para desenrollar bobinas
Estas máquinas son utilizados para desenrollar bobinas de diferentes materiales
que se utilizan en varias áreas de producción continua, el desenrollador consiste en
sujetar a una o varias bobinas sometidas a un movimiento de rotación según el peso o
uso, la velocidad es controlado por medio de sistemas electromecánicos, el giro es
rotatorio debe ser uniforme para que permita un desprendimiento continuo y regular.
La fuerza necesaria para esta operación es regulado por medio de un moto reductor y
diferentes elementos mecánicos, también estas pueden ser de tipo manual según el
tipo de bobina a utilizar.
1.2.1 Clasificación
Estas máquinas se clasifican:
Tipo manual
Tipo automático
1.2.1.1 Tipo manual
Este tipos de máquinas se utilizan para desenrollar bobinas de acero cuyo
diámetro y ancho se indican en la Tabla N°11.
Tabla N°11 Características de la máquina para desenrollar bobinas tipo manual.
Descripción Características
Ancho máximo 1250 mm
Diámetro interno 508 mm
Diámetro externo 1600 mm
Dimensiones generales 3110 x 1650 x1750 mm
Peso máx. de bobina 4 toneladas
Sistema de control manual
22
Está compuesto con una estructura metálica ancladas al piso con cuatro placas
de anclaje, también cuenta con dos platos giratorios cónicos para la sujeción de la
bobina guiados con un eje telescópico y su respectiva manivela en la Fig.14 se
observa una máquina para desenrollar bobinas en forma manual
Fig.14 Desenrollador de bobinas tipo manual.
1.2.1.2 Tipo automático
Se caracteriza por su unidad de alimentación activa y carretilla de carga
hidráulica, con una capacidad de carga de 10 toneladas. En la Tabla N°12 se indica
las especificaciones generales y en la Fig.15 se puede observar este tipo de máquinas.
Estas máquinas tienen un sistema hidráulico para expandir el orificio interno de
la bobina, un inversor de frecuencia para regular la velocidad de giro y un dispositivo
de detenimiento automático mediante un brazo de amortiguación aerodinámica.
23
Es aplicada para desenrollar bobinas de acuerdo al tipo de material y peso,
algunos tipos son utilizados como formadores de rollos.3
Tabla N°12 Características del desenrollador hidráulico.
Descripción CaracterísticasAncho máximo 1250 mmDiámetro interno 508 mmDiámetro externo 1600 mmMaterial principal de los ejes 40 CrMotor de corriente trifásica con convertidor de frecuencia
3 kW
Revoluciones del husillo de bobinado ajustable
ca. 0 - 15 m / min
Dimensiones generales 3110 x 1650 x1750 mmPeso máx. de bobina 10 toneladas
Fig.15 Desenrollador hidráulico para 10 Ton. y ancho 1250mm.
FUENTE: ATHADER, Línea de corte,2005, http://www.athader.com/img/caste/pdf/boletin31.pdf
3 DAVIS, J.R, Stainless Steels, Máquinas des bobinadoras, Ed. Cendis, México, 2006, p89.
24
1.4 Sistema eléctrico de control para el desenrollador de bobina
El objetivo principal es conocer los elementos y equipos más usados en
controles eléctricos para un desenrollador automático
1.4.1 Elementos de control
a) El contactor.
b) Elementos de mando.
c) Sensores.
d) Variadores de velocidad.
e) PLC’s.
1.4.1.1 El contactor
Se lo define como un interruptor accionado gobernado a distancia por acción
de un electroimán.
El contactor es un aparato de maniobra automático con poder de corte y por
consiguiente puede cerrar o abrir circuitos con carga o en vacío.
25
1.4.1.1.1 Partes del contactor
a) Carcasa: Es un soporte fabricado en material no conductor (plástico o
baquelita) sobre el cual se fijan todos los componentes del contactor.
b) Circuito electromagnético: Está compuesto por unos dispositivos cuya
finalidad es transformar la electricidad en magnetismo, generando un campo
magnético lo más intenso posible.
c) Núcleo: Es una parte metálica, generalmente en forma de E y que va fija en
la carcasa, su función es concentrar y aumentar el flujo magnético que genera la
bobina colocada en la parte central del núcleo para atraer con mayor eficiencia la
armadura.
Un contactor se construye con una serie de láminas muy delgadas (chapas),
ferro magnéticas y aisladas entre si como se muestra en la Fig. 16.
Fig. 16 Partes de un contactor
NUCLEOBOBINA
CA
RC
AZ
A
espiras de sombra
Lám
ina
s
Lám
ina
s
Lám
ina
s
26
1.4.1.1.2 Funcionamiento del contactor
Cuando la bobina es recorrida por la corriente eléctrica, genera un campo
magnético intenso que hace que el núcleo atraiga a la armadura (parte móvil), de
manera que al realizarse este movimiento, se cierran contemporáneamente todos los
contactos abiertos tanto principales como auxiliares y se abren los contactos cerrados
para volver los contactos a su estado de reposo .
1.4.1.1.3 Ventajas en el uso de contactores
a) Posibilidad de maniobra en circuitos sometidos a corrientes muy altas,
mediante corrientes débiles.
b) Ahorro de tiempo al realizar maniobras prolongadas.
c) Posibilidad de controlar un motor desde varios puntos (estaciones).
d) Seguridad personal, dado que se realizan las maniobras desde lugares
alejados del motor u otras cargas.
e) Automatización del arranque de motores.
f) Automatización y control en numerosas aplicaciones, con la ayuda de los
aparatos auxiliares de mando ejemplo llenado automático de tanques de agua,
control de temperatura control de velocidades de motores, etc.
27
1.4.1.2 Elementos de mando
Son todos aquellos aparatos que actúan accionados por el operario, el más
importante es el pulsador, se tiene una gran variedad de ellos, tanto por su apariencia
y forma exterior como por la función que van a realizar la Fig.17 indica las partes
principales de un pulsador.
Fig.17 Partes de principales de un pulsador.
contactores fijos
contactores mòviles
PULSADOR
FUENTE: SHUDER .Ernest, Folleto de Telemecanique, Instalaciones industriales, 1era Ed., Alemania,
1993, p. 36.
28
1.4.1.2.1 Tipos de pulsadores
a) Rasantes: Que impiden maniobras involuntarias.
b) Salientes: De accionamiento más cómodo, son los más usados.
c) De llave: Para accionamientos de gran responsabilidad.
d) De zeta: Para accionamientos en situación de emergencia.
e) Luminosos: Con señalización incorporada.
Todos los elementos citados cumplen con las mismas funciones de abrir y
cerrar circuitos y son:
1) Normalmente cerrado (NC): Para abrir un circuito.
2) Normalmente abierto (NA): Para cerrar un circuito.
3) De desconexión múltiple: Para abrir varios circuitos independientes.
4) De conexión múltiple: Para cerrar varios circuitos independientes.
29
1.4.1.3 Sensores
Son detectores de proximidad electrónicos empleados para el control de
presencia, ausencia, fin de recorrido, sin necesidad de entrar en contacto directo con
las piezas. Se emplean cuando las velocidades de ataque y funcionamiento son
elevadas, en el entorno exterior de las piezas es severo, existe presencia de polvo,
aceite de corte, agentes químicos humedad, vibración, choque. etc.
Estas características hacen que su uso sea muy útil en máquinas de ensamblaje,
robots, máquinas herramientas, máquinas transportadoras, prensas y en todo tipo de
maquinaria que se necesite automatizar.
1.4.1.3.1 Tipos de sensores
Estos elementos pueden ser de varios tipos de acuerdo a su uso y aplicaciones
pero los más relevantes son como indica en la Tabla N°13.
Tabla N°13 Tipo de sensores.
INFRARROJOS MECANICOS MAGNETICOS ULTRASONIDOS
IS471F
CNY-70
LUZ GP 2D
Bumper
Temperatura
Básico
HumedadLRD LM35
SHT11
FUENTE: SHUDER .Ernest, Folleto de Telemecanique , Instalaciones industriales , 1era Edición
,Alemania, 1993,p,36.37
30
1.4.1.3.1.1 Sensores de señalización
Es un sensor basado en el dispositivo inmune a interferencias de luz normal,
este sensor incorpora un modulador integrado en su carcasa a través de su patilla1,
también se controla con un diodo LED de infrarrojos externo, la señal que este
emitirá, esta captada por el IS471F que contiene el receptor cuando un objeto se sitúa
enfrente del conjunto emisor/receptor parte de la luz emitida es reflejada para activar
la salida en la patilla 2 que pasará a nivel bajo si la señal captada es suficientemente
fuerte.
El uso de luz IR modulada tiene por objeto hacer al sensor relativamente
inmune a las interferencias causadas por la luz normal de una bombilla o la luz del
sol como se indica en la Fig.18.
Fig.18 Sensores infrarrojos IS471F y el diagrama de conexión.
FUENTE: SHUDER .Ernest, Folleto de Telemecanique, Instalaciones industriales, 1era Edición,
Alemania, 1993, p.36.37
31
1.4.1.3.1.2 Funcionamiento del sensor de señalización
El dispositivo emite una luz infrarroja por medio de un led emisor de IR, esta
luz pasa a través de una lente que concentra los rayos de luz formando un único rayo
lo más concentrado posible para así mejorar la directividad del sensor, la luz va recta
hacia delante y cuando encuentra un obstáculo reflectante rebota y retorna con cierto
ángulo de inclinación dependiendo de la distancia, la luz que retorna es concentrada
por otra lente y así todos los rayos de luz inciden en un único punto del sensor de luz
infrarroja que contiene en la parte receptora del dispositivo.
Este sensor es de tipo lineal y dependiendo del ángulo de recepción de la luz
incidirá esta en un punto u otro del sensor pudiendo de esta manera obtener un valor
lineal y proporcional al ángulo de recepción del haz de luz
Dependiendo del modelo elegido sea de una manera u otra la salida de este con
lo cual se tendrá que remitir para ver su funcionamiento interno.
a) En los modelos analógicos la salida es un voltaje proporcional a la
distancia medida.
b) En los modelos digitales la lectura será de 8 bits serie con reloj externo.
En los modelos Boléanos la salida será de 1 bit y este marcara el paso por la
zona de histéresis del sensor con lo cual solo tendremos una medición de una
distancia fija, como se indica en la Fig.19.
32
Debido a su gran rango de medida este sensor es adecuado para detectar
obstáculos reflectantes como paredes, usados en robots de exploradores para los de
laberintos entre otros.
Fig.19 Sensor de señalización tipo IR de luz infrarroja.
FUENTE: SHUDER .Ernest, Folleto de Telemecanique, Instalaciones industriales, 1era Edición,
Alemania, 1993, p.36.38.
1.4.1.3.1.3 Sensores mecánicos.
Descripción: Es un conmutador de 2 posiciones con muelle de retorno a la
posición de reposo y con una palanca de accionamiento más o menos larga según el
modelo4
Funcionamiento: En estado de reposo la patita común © y la de reposo ® están
en contacto permanente hasta que la presión aplicada a una palanca que hace saltar la
pequeña pletina acerada interior y entonces el contacto pasa de la posición de reposo
4ARTEGA.José, Curso de programación de PLC’S,2da Edición, Samper, México, 1996, p.9
33
a la de activo (A), se puede escuchar cuando existe el cambio de estado, porque se
oye un pequeño clic, esto sucede casi al final del recorrido de la palanca.
Usos: Se usan para detección de obstáculos por contacto directo. No son
adecuados para robots de alta velocidad ya que cuando detectan el obstáculo ya están
encima y no da tiempo a frenar el robot.
Ideas y mejoras: Pocas mejoras puede tener un dispositivo tan simple pero una
buena idea sería utilizar un multiplexor para poner más palancas de control en un
robot y usar el mínimo de líneas de cómo se indica la Fig.20.
Fig.20. Modelo de sensor mecánico con muelle.
FUENTE: SHUDER .Ernest, Folleto de Telemecanique, Instalaciones industriales, 1era Edición
Alemania, 1993, p.64.
34
1.4.1.4 Variadores de Velocidad
Los variadores de velocidad son dispositivos que se conectan en los motores
para determinar y regular la velocidad que se requiere para la automatización y
control en sistemas mecánicos, eléctricos y electrónicos como por ejemplo en robots,
los sistemas de variadores y electrónica de potencia están divididos entre un centro
de desarrollo común y en unidades operacionales seleccionadas en varios países. La
investigación en electrónica de potencia está manejada por un grupo de investigación
en electrónica de potencia dedicado. Los productos de hardware y software
desarrollados bajo este proceso se comercializan. En la Fig.23 se observa varios
variadores de velocidad.
1.4.1.4.1 Tipos de variadores de velocidad
Variadores de CC desde 7.5 Kw. a 25 MW.
Variadores de CA para motores de inducción de baja tensión desde 0,25KVA hasta 5 MVA.
Variadores de CA para motores de inducción de media tensión desde 300 KVA hasta 25 MVA.
Variadores de CA para motores sincrónicos o de rotor bobinado desde 0,25 KVA hasta 100 MVA.
Variadores de velocidad de corriente alterna.
35
1.4.1.4.2 Características sobresalientes
Potencia desde 0.25 Kw. a 15 Kw.
Corriente nominal de salida desde 1,5 A a 30,5 A
Una tarjeta de control con dos procesadores.
Alimentación monofásica o trifásica: 200-240 V o 380-480 V
Los variadores de velocidad de corriente continúa comparten la etapa de
control, monitoreo, protecciones y comunicaciones serie. Todos están disponibles
tanto para operación en un cuadrante como en cuatro cuadrantes, en Fig.21 se indica
variadores de tipo Alspa MV 500.
Los variadores de un solo cuadrante permiten únicamente la operación en un
sentido.
Fig.21 Variadores de velocidad tipo Alspa MV500.
FUENTE: SHUDER,, Telemecanique, Instalaciones industriales, 1era Edición, Alemania, 1993, p.72
36
Los variadores de cuatro cuadrantes son totalmente reversibles, ambos tipos
proveen control inteligente de la velocidad y/o torque del motor.
1.4.1.4.3 Aplicaciones
Hornos de cemento, molienda.
Compresores.
Sistemas de bombeo.
Cintas transportadoras.
Grúas.
Extrusoras, mezcladoras.
Ventiladores y bombas.
Máquinas herramientas.
Propulsión marina.
Elevadores en minas.
Manufactura de papel.
Prensas.
Líneas de proceso.
Túneles de viento.
Programadores (PLC)´s
37
1.4.1.5 Controladores lógicos programables (PLC’s)
Un PLC es un equipo electrónico programable que permite almacenar una
secuencia de órdenes (programa) en su interior y ejecutarlo de forma cíclica con el
fin de realizar una tarea,5 ver Fig.22.
El PLC trabaja revisando sus entradas, y dependiendo del estado de éstas,
manipula el estado de sus salidas, encendiéndolas o apagándolas. El usuario debe
ingresar un programa, usualmente vía software, que lleva a obtener los resultados de
operación deseados.
Fig.22 Modelo de PLC tipo Omron Electronics, con 6 entradas.
FUENTE: ARTEGA. José, Curso de programación de PLC’s, 2da edición, Samper, México, 1996, p12
5 ARTEGA.José, Curso de programación de PLC’S,2da Edición, Samper, México, 1996, p.10
38
1.4.1.5.1 Funcionamiento básico de un controlador lógico programable
Todos los PLC´s se basan en el principio de lectura cíclica de programa; a
diferencia de los ordenadores, donde un programa está orientado a objetos y no tiene
por que ejecutarse completamente, también efectúan el recorrido completo del
programa almacenado donde se encuentren instrucciones de interrupción o salto que
modifiquen este comportamiento inicial.
Un PLC consiste básicamente de un CPU (Unidad Central de Proceso), áreas
de memoria y circuitos apropiados para gestionar los datos de entrada y salida. Bajo
el punto de reemplazar a los antiguos circuitos de relé, el PLC se puede considerar
como una caja de miles de relés, contadores, temporizadores y lugares para el
almacenamiento de datos. Esto es sólo una analogía, ya que estos elementos son
emulados y no existen realmente como se indica en la Fig.23.
Fig.23 Esquema de los componentes principales de un PLC.
FUENTE: ARTEGA. José, Curso de programación de PLC’s, 2da edición, Samper, México, 1996, p13
39
1.4.1.5.2 Modo de operación
Un PLC trabaja barriendo continuamente un programa, se puede entender estos
ciclos de barrido como la ejecución consecutiva de tres pasos principales.
Típicamente hay más de tres pasos, pero se puede enfocar en estos ya que dan una
buena idea de funcionamiento como se indica Fig.24.
Fig.24 Pasos principales en la operación de un PLC.
FUENTE: ARTEGA.José, Curso de programación de PLC’S, 2da Edición, Samper, México, 1996, p.4
Finalmente el PLC toma los resultados almacenados después de la ejecución
del programa.
Los resultados se van reflejando, uno a uno en cada una de las salidas, en el
orden por defecto del equipo.
40
1.4.1.5.3 Aplicaciones
Los PLC’s tienen varias aplicaciones, su uso involucra operaciones de
maquinado, embalaje, manejo de materiales.
Ensamblaje automatizado y en casi todas las tareas que requieren aplicar
movimientos repetitivos, su uso produce ahorro de costos y tiempo, además de evitar
a los operarios la realización de tares alienantes o peligrosas y todas las operaciones
que se requieran controlar mediante aparatos eléctricos.
Finalmente el PLC ejecuta el programa pre establecido, instrucción por
instrucción, los resultados almacenados después de la ejecución del programa, los
resultados se van reflejando, uno a uno, en cada de una de las salidas, en el orden por
defecto del equipo, o en lo definido si se permite configurar el orden de actualización
como se indica la Fig.25.
Fig.25. Esquema de un circuito real conectado por relés y que serán remplazados por el PLC.
FUENTE:ARTEGA. José, Curso de programación de PLC’s, 2da edición, Samper, México,1996, p.13.
41
1.4.1.5.4 Clasificación de los PLC’s
Debido a la gran variedad de tipos distintos de PLC, tanto en sus funciones, en
su capacidad, en su aspecto físico y otros, es que es posible clasificar los distintos
tipos en varias categorías.
1.4.1.5.4.1 Tipo nano
Generalmente PLC de tipo nano contiene (Fuente, CPU e I/O integradas) que
puede manejar un conjunto reducido de I/O, generalmente en un número inferior a
100. Permiten manejar entradas y salidas digitales y algunos módulos especiales.
1.4.1.5.4.2 Tipo compacto
Estos vienen incorporado con una fuente de Alimentación, su CPU y módulos
de I/O en un solo módulo principal y permiten manejar desde unas pocas I/O hasta
varios cientos ( alrededor de 500 I/O ) , su tamaño es superior a los Nano PLC y
soportan una gran variedad de módulos especiales, tales como:
Entradas y salidas análogas.
Módulos contadores rápidos.
Módulos de comunicaciones.
Interfaces de operador.
Expansiones de I/O.
42
1.4.1.5.4.3 Tipo modular
Estos PLC se componen de un conjunto de elementos que conforman el
controlador final, estos son:
Rack.
Fuente de Alimentación.
CPU.
1.4.1.5.4.4 Módulos de I/O
De estos tipos existen desde los denominados Micro que soportan gran
cantidad de I/O, hasta los PLC de grandes prestaciones que permiten manejar miles
de I/O como se observa en la Fig.26.
Fig.26 PLC Tipo micro.
FUENTE:ARTEGA, José, Curso de programación de PLC’s, 2da edición, Samper, México, 1996, p.18
43
CAPITULO II
Diseño de elementos mecánicos
2.1 Requisitos generales
La máquina a diseñar tiene como función desenrollar bobinas de acero de hasta
cuatro toneladas de peso con un ancho máximo de 1220 mm. Para el diseño se
considera la estructura metálica y su funcionamiento basado en el modelo de
desenrollador de tipo manual estudiado en el capítulo I, además consta de
mecanismos mecánicos y eléctricos que servirán para el control de las velocidades
de trabajo.
Las principales partes que se pueden identificar en el plano general Anexo 03,
son:
Placas base sujetadas con pernos de anclaje.
Estructura base conformada con perfiles estructurales.
Armazones metálicos.
Sistema de arrastre fijo y móvil.
Tambores giratorios para la sujeción de la bobina.
Moto reductor.
Sistema de transmisión mecánico compuesto por un piñón conductor, un
piñón conducido y una cadena de rodillos.
Carcasa de protección.
Variador de velocidad incorporado al panel de control.
44
2.2 Diseño del desenrollador ( porta-bobinas )
2.2.1 Parámetros generales
En la Tabla N°14, se indica los parámetros de las bobinas que se utilizarán para
el diseño correspondiente.
Tabla N°14 Parámetros generales de las bobinas en acero.
CARACTERISTICAS700...12200,3...2JIS , ASTM A653M500…600Bobinas de acero 1...4Peso (toneladas)
DESCRIPCIONAncho (mm) Espesores (mm) Norma Diámetro interno de bobina (mm)Tipo de material
2.2.1.1 Materiales a utilizar
En el diseño estructural se utilizará perfilería y materiales de varios tipos y
espesores que se comercializan dentro del país bajo normas estándares
2.2.1.2 Dimensionamiento
El dimensionamiento del desenrollador será conforme a los parámetros de las
bobinas y a la ergonomía del trabajador a fin de facilitar la manipulación.
45
2.2.1.3 Método
El método que se utilizará para el diseño de los elementos mecánicos será el de
tipo A.S.D, cuyas siglas traducidas se refieren al diseño mediante esfuerzos
permisibles en el cual todos los miembros a tensión tienen conexiones de pernos,
remaches o soldaduras, etc.1
2.2.1.4 Factor de seguridad
El factor de seguridad para el diseño correspondiente está relacionado con la
variación en la resistencia de las diferentes piezas, el movimiento, vibración y
también por las incertidumbres que puedan ocurrir cuando las cargas reales actúen
sobre un elemento diseñado y construido, además tiene como objeto el evaluar la
condición segura del diseño.
Para determinar su valor se emplea la fórmula 01:
Donde:
n = Factor de seguridad.
Carga permisible.
Carga de diseño.
1 MEDINA, Salvador , Estructuras de Acero,1era. Edición, Editorial Reverte, Barcelona 1984, p.34.
F
Fpn
Fp
F
46
La carga de diseño está considerada por el peso de la bobina de cuatro
toneladas. La carga permisible está establecida con el peso de la bobina más el peso
estimado de la parte estructural metálica considerada de dos toneladas cuya
sumatoria resulta seis toneladas, estos valores reemplazados en la fórmula 01, para
determinar el factor de seguridad, resulta.
kg
kgn
4000
6000
5.1n
47
2.2.2 Diseño de la base
El diseño de la base está constituido por perfiles en acero ASTM A-36. En el
plano de la estructura metálica Anexo 04 se observa la conformación que servirá
como soporte; en el Anexo 05 se indican los planos de despieces, cortes y destajes
que se encuentra en la base metálica.
Para escoger el perfil de la base se necesita determinar los siguientes parámetros.
a. -Ubicar la carga distribuida en el marco metálico que soportará el
desenrollador.
b.- Calcular el esfuerzo admisible a flexión, momento máximo y el módulo de
sección.
c.- Seleccionar el perfil de la base más adecuado.
2.2.2.1 Ubicación de la carga distribuida
En la Fig.27 se indica el área de carga y como estaría conformado el marco
metálico de acuerdo al plano general, esta base está conformada mediante la unión de
dos perfiles correas.
48
Fig. 27 Área necesaria para el diseño del perfil de la base para el porta- bobinas.
H = 317 cm
B =
112
,5 c
m Pieza N°1
Pieza N°2
ÁREA 1 ÁREA 2
ÁREA 1 = Área de carga lado izquierdo
D = 80 cm
ÁREA 2 = Área de carga lado derecho
La carga está distribuida en los extremos de la estructura metálica; en la Tabla
N°15 se indica las fórmulas para calcular peso lineal y en la Tabla N°16 se presenta
los cálculos respectivos.
Tabla N°15 Fórmulas para el cálculo del peso lineal.
Peso por área Ec.Nº01 Unidades
W A Peso por área Kgf/cm2
W T Peso total kgf
A T Área total cm2
Área total Ec.Nº02 Unidades
B Ancho cmH Longitud cm
Peso lineal Ec.Nº03 Unidades
W L Peso lineal cm
D Longitud de carga cm( Ver Fig.27)
Denominación
Denominación
Denominación
A.- FÓRMULAS
T
TA A
WW
BHAT
DWW AL
Fuente: MEDINA, Salvador, Estructuras de Acero, 1era. Edición, Editorial Reverte, Barcelona 1984,
p.96
49
Tabla N°16 Cálculos para el peso lineal sobre el marco estructural metálico.
Área totalDatos
B = 112,5 cm
H = 317 cm
Peso por áreaDatos
W T = 6000 kgf
Peso linealDatos Pieza N°1 D = 80 cm
OperaciónRemplazando en la Ec.Nº01
Remplazando en la Ec.Nº02 se obtieneOperación
B.- CÁLCULOS
OperaciónVer Fig.27 y remplazando en la Ec.Nº03
3175,112 xA T
2cm5,33662TA
5,33662
6000AW
2kg/cm178,0AW
80178,0 xWL
kgf/cm45,13LW
El valor del peso lineal ( calculado se aplicará en las ecuaciones de una
viga simplemente apoyada, caso 1. Indicada en el Anexo 6; En la Fig.28 se
representa el diagrama correspondiente aplicando en la pieza N°1.
Fig.28 Carga distribuida y el diagrama de corte de la pieza N°1.
RA RB
l = 317cm
w = 13,45 kgf/cm
0 0
+ Mmax
- Mmax
Diagrama de Momentos
50
2.2.2.2 Selección del perfil
Para la selección del perfil de la base se tomará los parámetros ya calculados
utilizando el peso distribuido en el área requerida; en la Tabla N°17 se indican las
fórmulas y en la Tabla N°18 se encuentran los cálculos para encontrar el valor del
módulo de sección.
Tabla N°17 Cuadro de fórmulas para la selección del perfil de la base.
Ec.Nº04 Unidades
F b Esfuerzo admisible a flexión Kgf /cm2
M MAX Momento máximo kgf - cm
S x Módulo de sección cm3
Ec.Nº05 Unidades
F y Esfuerzo admisible del material Kgf /cm2
Ec.Nº06 UnidadesW Carga distribuida lineal Kgf / cmL Longitud lineal cm
Denominación
A.- FÓRMULAS
Denominación
Denominación
Esfuerzo admisible a flexión
Esfuerzo admisible del material
Momento máximo
x
MAXb S
MF
yb FF 666,0
8
2LWM L
MAX
Fuente: SHIGLEY, Appold , Diseño de Ingeniería Mecánica,1era. Edición, Editorial Reverte,
Barcelona 1984, p.204
51
Tabla N°18 Cuadro de cálculos para obtener el módulo de sección.
Datos
F y = 2531,05 kg/cm2
Datos
Datos
De la Ec.N°04 espejamos S x remplanzando se
obtiene
Los valores calculados en la Tabla N°16 remplazamos en la Ec.N°06
Módulo de secciónOperación
Momento máximoOperación
Operación
Valor constante del material A-36
Remplazar en la Ec.N°05
B.- CÁLCULOSEsfuerzo admisible del material
,050,666x2531bF
2cm / kg 1685,67bF
8
31745,13 2XMMAX
cmKg66,169066 MAXM
67,1685
66,169066XS
3cm29,100XS
El valor obtenido al dividir por dos resulta 50,14cm3 lo cual indica que se
pueden utilizar dos perfiles unidos mediante soldadura ; verificando en la tabla de
perfiles correas Anexo N°07 se puede escoger el perfil “G” 200x50x15x3 cuyo valor
cumple con las características principales.
El valor equivalente cumple la conformación soldada longitudinalmente de dos
perfiles “G 200x50x15x3” y se determina el modulo de sección requerida debido a la
carga que se aplica.
En Fig. 29 indica las características específicas del perfil escogido que cubre el
área para una carga permisible de 6000 kg y en la Fig.30 se indica las propiedades
del perfil escogido para la base de máquina.
52
Fig.29 Características principales del perfil correa “G 200x50x15x3”mm.
B
H
r
e
Dimensiones
Altura (H) mm Ancho (B) mm Espesor [ e ]mm Ala (C) mm Radio (r) mm
200 50 3 15 5
Carácterízticas
Peso (kg/m) Norma utilizada Área (cm2)Módulo de
sección (cm3)
7,32 A-36 A.S.T.M A-570 9,31 50,70
Aplicaciones
Carrocerías,fabricación de maquinaria industrial , muebles metálicos
y
x
C
Fig.30 Características principales del perfil soldado de 2 correas “G 200x50x15x3”mm.
B
H
e
Dimensiones del perfil unido
Altura (H) mm Ancho (B) mm Espesor [ e ]mm Ala (C) mm Radio (r) mm
200 100 3 15 5
Carácterízticas del perfil unido
Peso (kg/m) Norma utilizada Área (cm2)Módulo de
sección (cm3)
14,64 A-36 A.S.T.M A-570 18,62 101,4
Aplicaciones
Carrocerías,fabricación de maquinaria industrial , muebles metálicos
r
50 50
53
2.2.3 Diseño de las placas base
La carga permisible se distribuirá en las cuatro placas base que se necesitan
para el anclaje en el piso, cada placa soportará 1500 kg. En la Fig. 31 se puede
observar las diferentes reacciones que se producen entre la placa y el perfil en los tres
ejes principales.
Fig.31 Reacciones posibles en los 3 ejes principales.
Las placas base distribuyen las cargas transmitidas por las columnas en un área
suficiente para evitar exceder el esfuerzo admisible en el concreto, ya que es sabido
que el esfuerzo de compresión admisible en el área de apoyo de un cimiento de
concreto, es mucho menor que el correspondiente a la base de acero de la columna.
54
2.2.3.1 Fuerzas de reacción en la dirección “Z”
Para la determinación de las reacciones en la dirección “Z” que servirán para el
diseño de las placas base, en la Fig.32 se indica el diagrama de una viga simplemente
apoyada con una carga uniformemente distribuida actuando entre el perfil base y las
placas de anclaje.
Fig.32 Diagrama una viga simplemente apoyada con carga distribuida.
w= 13,45 kgf/cm
l = 3.17m
RZ1 RZ2
En la Fig.33 se indica los elementos posibles que intervienen en la fijación de
la placa base con la carga perpendicular aplicada al perfil base con la placa.
Fig.33 Elementos posibles que intervienen para la fijación del perfil base con la placa.
C arga
horm igón
P erfil dela b ase
P laca base
P ern o d e ancla je
e
e = esp eso r d e la p laca base
S o ldE léc trica
55
En la Fig.34 se indica los parámetros para determinar el dimensionamiento de
la placa base.
Fig.34 Parámetros generales de la placa base.
B
NØt
x x
Be
t Øt 1500kgCorte "x-x"
En la Tabla N°19 se presenta el cálculo de las reacciones en la dirección “Z”
mediante la aplicación de la carga crítica distribuida en las cuatro placas que
soportarán la estructura metálica.
56
Tabla N°19 Fórmulas y cálculos para determinar el espesor de la placa base.
Ec.Nº06 Unidades
R Z Reacción de fuerza en el eje "Z" Kgf
W Carga distribuida en la viga Pieza N°1 kgf /cmL Longitud de la viga cm
Ec.Nº07 Unidades
P cr Carga crítica "Ecuación de Euler" Kgf
л Valor constante pi 3,141516
E Esfuerzo permisible del material Kgf / mm2
I Inercia mm4
e Espesor crítico mm
Ec.Nº08 Unidades
I Z Inercia de la placa en el eje "Z" mm4
L mm
DatosW= 13,45 kfg/cml = 317cm
DatosPcr =1500 kgfл = 3,141516
E =20,43 kg /mm2
Valor calculado Ver Tabla N°21Longitud de la pieza N°1. Ver Fig.29
Reacciones en el eje "Z"Denominación
Carga crítica Denominación
Operación
Distribución de carga en las cuatro placas baseValor constante
Inercia de la placa baseDenominación
Es la longitud perpendicular a la carga , en este caso sería el espesor de la placa
Reacciones en el eje "Z"Operación
Esfuerzo permisible del Acero A-36 e = 9 mmDe la Ec.N°08 remplazamos en la Ec.N°07y despejando "e" se obtiene lo siguiente
CÁLCULOS
FORMULARIO
Los datos remplazamos en la Ec.N06Rz = 2134,99 kgf
Espesor de la placa
2
WLR Z
12
4LI Z
e
EIPcr
2
2
317/47,13 cmcmxkgfRZ
3
43,2086,9
150012
x
xe
Fuente Manual of Steel construction “AISC”,, 7ma. Ed., New York 1973, p.1-15
Para el dimensionamiento de la placa base se utilizarán con los valores del área
calculados; en la Tabla N°20 se indica las fórmulas y en la Tabla N°21 los cálculos
respectivos para obtener el ancho y longitud de la placa, respectivamente.
57
Tabla.N°20 Fórmulas para dimensionar la placa base.
Ec.Nº09 UnidadesA Área de la placa mm2
R Z Reacción de fuerza en el eje "Z" kgf
Fp Valor productivo del hormigón mmEc.Nº10 fc' kgf / mm2
B Ancho de la placa mmN Longitud de la placa mm
Ec.Nº11
Ec.Nº12 UnidadesAn Área neta mm2
A T Área total de la placa base mm2
A J Área de ajugeros mm2
Ec.Nº13 UnidadesN°filas Número de agujeros en filas uØt Diámetro del agujero mm
Ec.Nº14 t Tolerancia de punzonado mm
e Espesor de placa mm
Ecuaciones para dimensionar la placa base ( Formulario)
Denominación
Fuerza de compresión del concreto 3000 psi = 2,10kgf / mm2
Fp = 0,025 fc'
A = B N
Area netaDenominación
A n =A T-A J
Area de agujerosDenominación
A J =N°filas (Øt+t)e
Fp
RA Z
t
et
Fuente Manual of Steel construction “AISC”,, 7ma. Ed., New York 1973, p.1-17
58
Tabla.N°21 Cálculos para dimensionar la placa base.
DatosMaterial A-36
R Z = 2134,99 kgf
f'c = 2,10 kgf / mm2Asumimos N = 200 mm
Datose = 9 mmØt = 12,7 mm
DatosN°filas = 2
DatosB = 200 mmN = 200 mm
Datos
Tolerancia del punzonado
Área netaOperación
Remplazando los valores calculados en la Ec.N°12 se obtiene
Remplazando en la Ec.Nº13 se obtiene
Área de total de la placa baseOperación
Remplazando en la ecuación de área de un cuadrado
AT = B x N
Operación
Remplazando en la Ec.Nº14 se obtiene
Área de ajugerosOperación
El valor del área lo remplazamos en la Ec.N°11 se obtiene y despejando B
A = 40666,47 mm2
B = 200 mm
F p = 0,025x2,10
F p = 0,0525 kgf / mm2
Operación
Remplazando en la Ec.Nº10 se obtiene
El valor calculado le remplazamos en la Ec.N°09 se obtiene
Dimencionamiento de la placa (Cálculos)
0525,0
99,2134A
7,12
9t mmt 70,0
9)70,07,12(2 JA22,241 mmAJ
200200 xAT 240000 mmAT
2,2414000 TA28,39758 mmAT
En la Tabla N°22 se determina los valores para la selección de los pernos de
anclaje mediante el esfuerzo de corte.
59
Tabla.N°22 Cálculos de valores para la selección de los pernos de anclaje.
Con el valor determinado del esfuerzo de corte y el radio de
0,54 que equivale a un diámetro de perforación de agujero de ½” se escoge, en el
Anexo 8, el tipo de perno de anclaje a usar, esto es perno de diámetro de ½”y una
longitud de anclaje de 2 ¾”. En la Fig.35 se indica el detalle de la placa base, el
plano respectivo se indica en el Anexo 05.
2/31,759 cmkg
Ec.Nº12 UnidadesEsfuerzo de corte kgf / mm2
K Coeficiente de resistencia del materialSy Esfuerzo último a la tensión del material kgf / mm2
Ec.Nº13 Fs Factor de seguridadPcr Carga crítica kgf A Área requerida mm2r Radio mm
Ec.Nº14
DatosSy = 2531,05 kg / cm2Fs = 2K = 0,6
El valor obtenido remplazamos en la Ec.Nº14 y despejamos el radio
Operación
Remplazando en la Ec.Nº12 se obtiene
En la Ec.Nº13 despejamos el área se obtiene
Ecuaciones para seleccionar los pernos de anclajeDenominación
Selección de los pernos de anclaje
SF
SyK .
A
pcr
2.rA
2
05,25316,0 x
2/31,759 cmkg
31,759
1500A
31,1
r cmr 54,0
60
Tabla N°23 Características principales del perno anclaje escogido.
Valores de cargas recomendables
Esfuerzo de corte Descripción
657 kg 894 kg KB II 12 - 234
1/2" 2 3/4" 2 1/4" 1 1/4"
Características
Dimensiones (plg)
Diámetro Longitud de anclajeProfundidad de
colocación minimaLongitud de rosca
Fig.35 Detalle de la placa base
B=200mm
N=
200m
m
Ø14 Placa base
Perfil 2G200x50x15x3
61
2.2.4 Diseño del armazón metálico
2.2.4.1 Criterios de dimensionamiento
El armazón metálico a diseñar cumplirá las siguientes características que se
detalla a continuación:
Cumplir su función durante su vida útil prevista.
Soportar las cargas que puedan presentarse durante las etapas de construcción
Limitar el daño producido por sobrecargas accidentales.
Presentar una adecuada durabilidad en relación al coste de mantenimiento.
Estos requisitos pueden satisfacerse con el empleo de materiales adecuados.
Diseño apropiado y detallando y especificando los procedimientos de control
de calidad para la construcción y el mantenimiento.
El plano del armazón metálico se indica el Anexo 04 plano general de la
estructura metálica y los planos de despiece se observa en el Anexo 05.
2.2.4.2 Selección del perfil
Para la selección del material se escogió el perfil “UPN” debido a que cumple
con ciertas características que se necesitan para tener una estabilidad correcta que
son las siguientes:
62
1.- Tiene una longitud de área ancha para realizar la soldadura a tope con
el perfil base de la máquina.
2.- La compactación de sus caras laterales establece una estabilidad
correcta con el perfil 2”G” 200x50x15x3 que es utilizado como perfil base.
3.- La inercia en el eje “X” es mayor en valores en comparación con los
otros perfiles. A continuación podemos ver la siguiente Fig.36 las principales
dimensiones y abreviaturas del perfil “UPN”.
Fig.36. Dimensiones generales de un perfil “UPN”.
tw
tf
bf
Ye0
dX X
Y
Medidas principales deun perfil UPN
d= Peralte
tw= Espesor del alma
tf= Espesor del patín
e0= Centro de gravedad
bf= Ancho del patín
FUENTE.- Manual of Steel construction “AISC” ,, 7ma. Ed., New York 1973, p.1-53.
A estos tipos de perfiles se los denomina de las siguientes formas:
C 10 x 30 donde:
C = Perfil canal C, UPN.
63
Donde:
10 = Valor del peralte pie
30 = Peso por unidad de longitud (pie
Lb)
2.2.4.3 Parámetros
Los parámetros para el diseño son los siguientes:
Peso de las bobinas es 4000kg que equivale a 4 toneladas.
Factor de seguridad. 5,1n .
Peso en consideración en los pesos variables de las bobinas y de la estructura
metálica es de 2000kg que equivale a 2 toneladas.
El diseño está contemplado para tres armazones en el cual estará constituido
una placa de apoyo por lo que la carga estará distribuida a 6000 Kgf en cada
lado para así tener una sujeción correcta de la bobina.
2.2.4.4 Dimensionamiento
El armazón de soporte tendrá una forma de un trapecio isósceles con las
siguientes dimensiones como se puede ver en la siguiente. Fig. 37.
64
Fig.37.- Dimensiones generales para el armazón metálico.
67°
1000
1092
1125
Con los parámetros de diseño y el dimensionamiento preliminar, se podrá
escoger el perfil “UPN” adecuado para la construcción de la porta bobinas, en la
Fig.38, podemos observar los elementos que componen la mesa de soporte, con las
cargas y las reacciones respectiva.
Fig.38.- Elementos que componen el armazón de soporte.
Carga 3000 kg
RA RB
RDRC
2
1
3
65
Donde:
1.- Columnas.
2.- Placa sujetadora.
3.- Viga de soporte.
RA = Reacción de fuerzas en el punto A.
RB = Reacción de fuerza en el punto B.
RC = Reacción de fuerza en el punto C.
RD = Reacción de fuerza en el punto D.
En la figura se observa que el armazón se conformará de 3 armazones
utilizando el perfil “UPN”, y una placa de soporte, esta mesa soportará 3000 kg
como carga puntual conocida.
Para escoger el perfil adecuado, se realizará por el método de miembros y
elementos separados del capítulo de diseño de miembros a compresión del manual
“ALLWABLE CONCENTRIC LOAD ON COLUMNS “para longitudes efectivas.2
2.2.4.5 Selección del perfil (ecuación de Euler)
El perfil a seleccionar es un elemento estructural metálico esbelto cargado a
compresión mediante una carga axial, en la Tabla N°24 se encuentra la fórmula de
Euler para la selección de este tipo de perfiles a demás se encuentra el cálculo de la
inercia mínima para el diseño respectivo.
2 Manual of Steel construction “AISC”,, 7ma. Ed., New York 1973, p.319.
66
Tabla N°24 Fórmulas y cálculos para seleccionar el perfil para el armazón metálico.
Ec.Nº18 Unidades
P cr Carga crítica kgf /mm2
л Valor constante pi 3,141516
E Esfuerzo permisible del material kgf/ cm2
I Inercia cm4
KL Longitud efectiva cm
DatosMaterial A-36
E = 29x106
= 2038901,82 kg/cm2
л = 3,141516L = 109 cmK = 1
Operación
De la Ec.Nº18 despejando la "I" Inercia se obtiene
El valor calculado le remplazamos se obtiene
A = 29,38 cm2
Esfuerzo real (Cálculos)
Ecuaciones para seleccionar del perfil "Ecuación de Euler" ( Formulario)
Denominación
2
2
)(KL
EIPcr
E
KLPI cr
2
2)(
82,2038901
)1091(60002
2
x
I
Fuente: Manual of Steel construction “AISC”,, 7ma. Ed., New York 1973, p.5-47
Nota:
Con el valor del área necesaria buscamos en la tabla del manual de perfiles y
vigas que se adjunta en el Anexo 08, el perfil escogido es el perfil “UPN-100” y con
este se forma los armazones metálicos correspondientes.
2.2.4.6 Placa de apoyo
La placa de apoyo está diseñada para el soporte del sistema de arrastre, con el
valor de la carga permisible de 6000kg a su vez se divide en 3000kg para cada
apoyo.
La Fig.39 establece los parámetros para calcular el espesor, en la Tabla N°25
se indican las ecuaciones para el cálculo de del espesor, en la Tabla N°26 se
encuentra los cálculos respectivos.
67
Fig.39 Parámetros para el cálculo de espesor de la placa de apoyo.
0,7m
Pcr = 3000kgf
e
Tabla N°25 Ecuaciones para calcular el espesor de la placa de apoyo
Unidades
σ Esfuerzo cortante kgfS Esfuerzo permisible del material Mpa (mega pascales)n Factor de seguridad
UnidadesAc Área cortante mm2Pcr Carga crítica kgf
Unidadesl Base de la sección mme Espesor mm
Ecuaciones para el cálculo del espesor de la placa de apoyoFuerza cortante
Ec.Nº19 Denominación
Ec.Nº21 Denominación
Ac = l.e
Área cortanteEc.Nº20 Denominación
Área de sección
n
S
C
cr
A
P
Fuente: Manual of Steel construction “AISC”,, 7ma. Ed., New York 1973, p.6-48
Tabla N°26 Cálculo y operaciones.
SoluciónCálculos
Datos OperaciónMaterial A-36 De la Ec.Nº19 igualamos
con la Ec.N°20S = 250 MPa = 250x106N.m
2
n = 1.5l = 0,25m
Remplazando los valores se obtiene
P cr= 3000kgf = 29419,95N
5,1
10250
7,0
95,29419 6
2
x
e
175000000
92,44129e mme 15
68
2.2.5 Sistema de arrastre
El sistema de arrastre está conformado con varios componentes las cuales se
indican en el plano general del sistema de arrastre tanto móvil como fijo en el
Anexo 09 y en el Anexo 10 se encuentran los despieces respectivos.
2.2.5.1 Eje telescópico
El formulario que se utiliza para la selección del eje telescópico son los
diagramas de vigas del manual “of Steel construction AISC”, que se indica en el
Anexo 11 Tabla N°4, el caso a utilizar es el numeral 26, viga en voladizo sujetados
en apoyos fijos aplicando una carga al final de la viga.
Mediante el diagrama de vigas indicado anteriormente y con el
dimensionamiento que se necesita para sujetar la bobina se procede a realizar el
diagrama de cuerpo de libre para el cálculo del momento flector y torsor que a
continuación se puede observar en la Fig.40.
Fig.40 Diagrama de cuerpo libre del sistema para sujetar las bobinas.
125 450 745
P=3T
M
RA RB
400
69
En la Tabla N°27 se indican las ecuaciones para determinar el diámetro de los
ejes telescópicos mediante la teoría de la falla, en la Tabla N°28 se realizan los
cálculos respectivos.
Tabla N°27 Ecuaciones para el diseño del eje telescópico.
Ec.Nº22R A
V A
Pal
Ec.Nº23R B
V B
Ec.Nº24Mmax
Ec.Nº25
M T
dP
Ec.Nº26
τDP
σMmax
Ec.Nº27
σ eq
cmCarga puntual kgf
Denominación UnidadesReacción en el punto A
Distancia entre los puntos de reacciones cm
Reacción de fuerza en el punto A kgf
Fuerza de corte el punto A kgf
Longitud donde inicia la viga en voladizo
Denominación UnidadesReacción de fuerza en el punto B kgf
Fuerza de corte el punto B kgf
kgf - cm2
Unidades
Denominación UnidadesMomento máximo o momento flector kgf - cm2
Denominación Unidades
Distancia perpendicular a la fuerza de movimiento cm
Carga puntual
Momento torsor
Reacción en el punto B
Esfuerzo admisible
Dimensionamiento del eje
Momento máximo
Momento torsor
Esfuerzo cortante kgf /cm2Denominación
Carga puntual kgf
Esfuerzo equivalente ( Ec.teoría de la falla)Denominación Unidades
Esfuerzo admisible del material equivalente kgf /cm2
kgf /cm2kgf
Momento máximo
Diámetro del eje cm
kgf - cm2
l
PaVR AA
PaM max
all
PVVR BAB
PdM T
3
16
D
MT
3max32
D
M
22 4eq
Fuente: SHIGLEY, Appold , Diseño de Ingeniería Mecánica,1era. Edición, Editorial Reverte,
Barcelona 1984, p.204.
70
Tabla N°28 Cálculos para determinar el diámetro del eje telescópico.
DatosP = 3000 kgl = 45 cma = 74,5 cm
DatosMaterial A-36
Datos
σ eq =1000kg /cm2
Remplazando y sustituimos en la Ec.N°28 y operando.
Operación Solución
Solución
Remplazando en la Ec.N°22 y Ec.N°23
Momento máximo
Dimensionamiento Solución
Remplazando en la Ec.Nº25
Remplazando los valores en la Ec.Nº26 y Ec.N°27
Operación
Reacciónes en el punto AyB
Operación
45
5,743000 xRA
kgfRA 66,4966
5,744545
3000BR kgfRB 66,7966
403000max xM cmkgM 120000max
3
99,611154
D
3
30,2276552
D
100030,227655299,611154
2
3
2
2
DDmmD 130
Nota:
Con el resultado obtenido el eje tendrá un diámetro de 130mm y una longitud
de 1495mm.Los ejes telescópicos para los sistemas de arrastre móvil y fijo se indican
en los planos de despiece que se indican en el Anexo 11. Para tener una mayor
seguridad de resistencia del eje telescópico el material a usar es de un acero
bonificado, las características y propiedades para escoger este tipo de material se
indica en el Anexo 12.
2.2.5.2 Tornillo de arrastre para el sistema móvil
Para dimensionar el tornillo para transmitir fuerza se usarán los parámetros de
la rosca Acmé.
La rosca Acmé se obtiene en cuatro series según (ANSI B1.5-1973) y B1.8-
1973) que son las siguientes.
71
1.- Rosca Acmé de 29° para propósito general, se usa en las aplicaciones
que se necesitan trasmitir fuerza mediante palancas, volantes .excepto en los casos de
diseño especial. Las dimensiones generales se dan en la Fig.41.1
Fig.41 Dimensiones generales de la rosca Acmé 29°.
0,3707p
p/2
h=0.
25p
holgura
TORNILLO
TUERCA
p= paso de rosca
29°
2.- La rosca Acmé de 20° truncada se usan en donde se encuentran cargas
fuertes y en donde las limitaciones de espacio u otras consideraciones económicas
hacen deseable una rosca poca profunda.
3.- La rosca Acmé de 60° truncada se usan en aplicaciones especiales en
la industria de máquinas herramientas.
4.- La rosca cuadrada de 10° modificada es equivalente a una rosca
cuadrada normal americana, generalmente se usan para elevar máquinas de cargas de
poco esfuerzo.
1 MEDINA, Salvador , Diseño de elementos mecánicos,1era. Edición, Editorial Reverte, Barcelona
1984, p.8-12.
72
2.2.5.3 Fuerza de empuje2
En la Fig.42 se indica los parámetros para determinar la rosca.
Fig.42 Parámetros para determinar la rosca del eje telescópico.
Fßd
F F
DextDm
Dr
N
F
P
µ
ßFn
ß
En la Tabla N°29 se observan las ecuaciones para determinar el empuje del
tornillo para salida y entrada del eje telescópico, en la Tabla N°30 se indican las
aplicaciones respectivas para el dimensionamiento del tornillo de arrastre.
2 MEDINA, Salvador , Diseño de elementos mecánicos,1era. Edición, Editorial Reverte, Barcelona
1984, p.56-68.
73
Tabla N°29 Ecuaciones para determinar la fuerza de empuje.
Unidades
FFuerza perpendicular = R1=Reacción en el punto 1
kgf
P Fuerza empuje kgfβ Angulo de hélice grados
Fn Fuerza normal kgfµ Coeficiente de rozamiento
UnidadesT d Torque de desplazamiento Kgf –cmD T Diámetro del eje cm
r m Radio del eje cm
l=P Fuerza de avance normal (caso simple) kgf
FT Carga total kgf
UnidadesT d Momento torsor Kgf – cmD M Diámetro del tornillo mm
Unidades
A t Área de Esfuerzo plg2
D Diámetro mayor plgE Diámetro de paso plg
R Radio del eje plg
Denominación
Área de esfuerzoEc.Nº22 Denominación
Momento torsorEc.Nº21
Ec.Nº20 DenominaciónTorque de desplazamiento
Ec.Nº19 Denominación
Ec.Nº23
sen
senFP
cos
cos
lr
rlxDFT
m
mTTd
2
Md DPT .
2
24
ED
At
2RA
Fuente : MEDINA, Salvador , Diseño de elementos mecánicos,1era. Edición, Editorial
Reverte, Barcelona 1984, p.56-68
74
Tabla N°30 Cálculos para dimensionar el tornillo de arrastre.
Solución
Solución
Solución
Solución
Remplazando en la Ec.22 se obtiene.
Con el resultado obtenido remplazamos en la Ec.23 y despejamos el radio
Radio de esfuerzoDatos Operación
D = 2,7500plgE = 2,6688plg
Dimensionamiento del tornillo de empujeDatos Operación
De la Ec.21 despejamos el diámetro del tornillo
r = 6,5cm
Remplazando en la Ec.N°20 se obtieneF T = 3000 kgf
Momento torsorDatos Operación
R 1 = 966,66 Kgf
Remplazando en la Ec.N°19 se obtieneβ = 29°µ = 0,1
Fuerza de empujeDatos Operación
2901.029cos
29cos01,02966,4966
sen
senP
kgfP 03,2831
03,28310015,601,0
5.61415.301,003,2831
2
133000
xx
xxxT m
d
cmkgfTd 97,19489
03,2831
97,19489MD
"4/3"2699,6 mmcmDM
2
2
6688,27500,2
4
tA
2lg76,5 pAT
76,5
R
mmpR 39,34lg35,1
75
2.2.6 Selección de la manivela de arrastre
Con el radio de esfuerzo calculado de 34,39 mm que equivale a un diámetro de
65 mm, con este valor podemos seleccionar el tipo de manivela a utilizar para el
desplazamiento del tornillo cuyas características y dimensiones se puede observar en
el Anexo 13. En la Fig.43 indica los parámetros generales para dimensionar una
manivela.
Fig.43 Parámetros para dimensionar una manivela.
Siendo:
d1 = Diámetro exterior de la manivela.
d3 = Diámetro interior para la sujeción de la manivela.
L2 = Diámetro del material para la fabricación.
L1 = Distancia centroidal entre el diámetro exterior con el diámetro interior.
b3 = Ancho de la chaveta.
d2 = Diámetro de la chaveta.
t = Diámetro para el eje principal.
76
2.2.7 Diseño de los tambores giratorios
Los tambores giratorios están compuestos de varios elementos compuestos de
una estructura metálica adaptados en el eje telescópico mediante rodamientos. En el
Anexo 14 se indica el plano general de los tambores de giratorios y en el Anexo 15
se observan los planos de despiece respectivamente.
2.2.7.1 Selección de los rodamientos
Los rodamientos a utilizar para los platos giratorios son los de tipo bolas
rígidos con una hilera las características principales para la utilización son los
siguientes:
Los rodamientos rígidos con una hilera soportan cargas radiales y axiales.
fuertes.
Las protecciones o sellos pueden ser dobles o sencillos.
Son apropiados para números de revoluciones medianas y bajas.
Por estas razones y debido a su precio económico, los rodamientos rígidos de
bolas son los más usados entre todos los tipos de rodamientos.
Para la selección el tipo de rodamiento necesario lo podemos realizar mediante
la Fig.44 en el cual indica un nomograma con una carga de 3000 kgf equivalente a
6613,86 lbf y el número de revoluciones por minuto de 21, el punto P1 indicado en la
figura establece usar rodamientos de bolas.
77
Fig.44 Nomograma para seleccionar el tipo de rodamiento.
1 0 0
2
3
68
4
1 0 0 0
2
3
68
4
1 0 0 0 0
2
3
68
4
1 0 0 0 0 0
2
3
68
4
1002 3 6 84
100
02 3 6 84
100
002 3 6 841 0
C o jine te de ro d illo
C o jin e te d e b o la s o d e ro d illo s
C o jin e te d e b o la s
Car
ga r
adia
l lb
V e lo c id a d d e l e je r .p .m
Lím
ite de velocidad
P 1
FUENTE: SCHWIDT, Paul, Mecánica de Taller, Ed. Cultural, 1era Ed. , Madrid España, 1994. p.203
Mediante el manual para seleccionar los rodamientos de la marca FAG y con
siguientes datos requeridos indicados en la Tabla N°31.
Tabla N°31 Parámetros generales para escoger los rodamientos3
DATOS REQUERIDOS PARA SELECCIONAR LOS RODAMIENTOS
Diámetro de eje Carga dinámica (KN) Tipo de rodamiento Denominación
130 mm 14,7Rodamientos rígidos de bolas con una hilera
FAG
En el Anexo 16 indica las características principales del rodamiento escogido.
3 KUGELFISCHER, Georg, Programa standard FAG,1era. Edición, Editorial Reverte, Barcelona
1984, p.5
78
2.2.7.2 Cono del plato giratorio
El cono del plato giratorio está conformado por una plancha envolvente para
cubrir la estructura metálica de los respectivos tambores giratorios.
2.2.7.2.1 Área cortante4
En la Fig.45 se indica los parámetros para determinar el espesor de la placa del
plato giratorio.
Fig.45 Parámetros para determinar el espesor para el plato giratorio.
P=3000kg
r =
400
e
En la Tabla N°32 se indica las ecuaciones para determinar el espesor de la
plancha para el cono del tambor y en la Tabla N°33 se observa los cálculos
respectivos.
MEDINA, Salvador , Estructuras de Acero,1era. Edición, Editorial Reverte, Barcelona 1984,p.68
79
Tabla N°32 Ecuaciones para determinar el espesor de la placa del cono.
Unidades
A C Área cortante cm2
P Carga puntual kgfFn Fuerza normal kgff V Esfuerzo de permisible kgf /cm2
Unidadesr Radio mayor del cono cme espesor del material cm
Unidades
f v Esfuerzo último del material kgf /cm2
F a Esfuerzo permisible kgf /cm2
Ec.Nº25 Denominación
Área cortante
Esfuerzo último del materialEc.Nº25 Denominación
Ec.Nº24 Denominación
Área de corte
fv
PAC
rxeAC
av Ff 4.0
Tabla N°33 Resolución de las ecuaciones para determinar el espesor de la placa.
Solución
Solución
Fuerza de empujeDatos Operación
P = 1000 KgfRemplazando en la Ec.24 se obtiene.
Cálculo del espesorDatos Operación
r = 40 cmIgualando las Ec.24 y Ec.25 y remplazando se
obtiene.
608
3000cA 293,4 cmAc
40
93,4e mmcme 322,0
Con los resultados obtenidos el espesor para la placa del cono del plato
giratorio es de 3mm.
80
2.2.7.3 Diseño de la chaveta
Para el movimiento rotacional del sistema fijo el eje y el bocín forman un
cuerpo, la cual se conformará con una ranura en el eje denominada chavetera. Para la
selección de la sección en base al diámetro del eje telescópico de Ø130mm y según
la norma DIN.6885 que se indica en el Anexo 16-A.
Las dimensiones del elemento se indican en la Fig.N°45-A.
Fig.N°45-A Dimensiones de chavetero según norma DIN 6885.
L B
H
D
B = 32 mmH = 18 mmL = Longitud de la chavetaD = Diámetro del eje
Para determinar la longitud se considera los siguientes factores:
En los elementos están sometidos a esfuerzos torsionales por lo que pueden
fallar con las cargas de corte y aplastamiento lo cual se necesita determinar una
longitud que permita soportar.
81
La norma indicada anteriormente recomienda utilizar para la fabricación de la
chaveta el material acero AISI 1045 (BOHLER V945). y un factor de seguridad de
3.; en la Fig.N°45-B se indican las cargas que intervienen.
Fig.N°45-B Distribución de cargas en una chaveta sobre un eje.
B
HF
F
r
F
F
T
En Tabla N°32-A se indica las ecuaciones para determinar la longitud de la
chaveta mediante la fuerza cortante y esfuerzos por compresión o aplastamiento; en
la Tabla se muestra los cálculos respectivos. El esfuerzo admisible del material a
utilizar se indica en el Anexo 16-B
82
Tabla N°32-A Ecuaciones para determinar la longitud de la chaveta.5
UnidadesF Carga sobre la chaveta kgf
M Momento de Torsión kgf.mmD Diámetro del eje mm
Unidades
L Longitud de chaveta mmNs Factor de seguridad mm
S Y Esfuerzo admisible del material kg/mm2
B Ancho de la chaveta mm
Unidades
Esfuerzo de aplastamiento kg/mm2
A Area total mmH Espesor de chaveta mm
Unidades
kg/mm2
mmmm
Ec.Nº25-A Denominación
Longitud de chaveta según carga de compresión o aplastamiento
Ec.Nº25-B Denominación
Ec.Nº25-C Denominación
Fuerza cortante
Longitud de chaveta
Esfuerzos de compresión o aplastamiento Ec.Nº25-C Denominación
2
.DFM
Y
s
SBD
nML
..
.4
LHD
M
A
Faplas
).2/.(
2.
.aplas
Y
s
SHD
nML
..
.2
TablaN°33-A Resolución de ecuaciones para determinar la longitud.
SoluciónCálculos
Datos OperaciónMaterial AISI 1045 Remplazando en la Ec.N°25-A
H = 18 mm
Remplazando los valores en la Ec.N°25-C se obtiene
S Y = 330 N/mm2 = 35,65kg/mm2
n = 3B = 32 mm
Remplazando los valores en la Ec.N°25-B se obtiene
F = 3000kgf
2
653000 xM
297500 mmkgfM
65,3532130
3975004
xx
xxL mmL 31,14
65,3518130
3975002
xx
xxL mmL 31.15
5 SHIGLEY, Joseph E., Diseño de Ingeniería Mecánica, 3era. Edición, Editorial Mc Graw Will,
Barcelona 1984,p.78
83
Para que el elemento no falle ni por corte ni por aplastamiento este debe tener
una longitud mayor o igual a 15,31mm. Considerando esto y tener un movimiento
circular del tambor se toma como longitud de 300 mm, lo que finalmente se
determina una chaveta paralela de extremos rectos de 32x18x300mm.
2.2.8 Diseño de las juntas de soldadura
Las soldaduras como procedimiento de construcción de estructuras y piezas de
una máquina tienen especial importancia dado que permite obtener elementos
livianos resistentes, económicos y seguros, para ello es posible si los diseños y
construcciones son realizados con los procedimientos propios de la soldadura y se
aplican criterios de ingeniería.
Para la fabricación de la estructura metálica del porta- bobinas se analizarán
mediante juntas soldadas a tope o de filete, en el Anexo 17 se indica las juntas de
soldadura a ser analizadas y las condiciones críticas a las cuales está sometida.
Junta 1 .- Indica la soldadura entre la placa base con el perfil de base.
Junta 2 .- Muestra la unión por soldadura entre los perfiles de las columnas con
el perfil de la base.
Junta 3 .- Se refiere a la unión de soldadura de los armazones metálicos con la
placa de apoyo.
84
El material que va emplear para la construcción es el acero estructural ASTM
A-36 por ser un material de fácil adquisición y de costos relativamente bajos.
En la Tabla N°34 se indica los electrodos más adecuados para el acero
estructural A-36 su principal característica es por su alta penetración para garantizar
una buena fusión y por consiguiente obtener una buena unión estos electrodos
contienen altos contenidos de hidrógeno por lo que es conveniente realizar un
adecuado procedimiento de soldadura en el cual se garantice y presente
agrietamientos.
Tabla N° 34 Electrodos para aceros ASTM A- 36.
AWS Número de electodo
Resistencia a la tensión ,Kpsi
Resistencia de fluencia ,Kpsi
Porcentaje de alargamiento
E60xxE70xx
5057
E80xxE90xxE100xxE120xx
62708090100120
677787
107
17 - 252219
14 - 1713 - 16
14
Para los cálculos y dimensionamiento de las juntas de soldaduras los valores de
los centroides y área de la garganta se indican en el Anexo18
2.2.8.1 Junta 1 de soldadura
En la Fig.46 se indica los parámetros para diseñar los la junta 1 de soldadura.
En la Tabla N°35 se observa las ecuaciones para determinar la altura de garganta en
la Junta 1 de soldadura.
85
Fig.46 Parámetros para determinar la junta 1 de soldadura.
b
dy
x CG
Placa base
Perfil 2"G".200x50x15x3
250
250
102
102
Tabla N°35 Ecuaciones para determinar la altura de la garganta de la soldadura.
Unidades
Sumatorias de fuerzas en el eje Y kgf
UnidadesA Área de garganta de soldadura cm2h Altura de garganta cmb Ancho del cordón de soldadura cmd Largo del cordón de soldadura cm
Unidades
Posición del centroide en el eje X cm
Unidades
Posición del centroide en el eje Y cm
Unidadesτ Esfuerzo cortante kgf / cm2
RA Fuerza cortante kgf
S y Esfuerzo permisible del material kgf / cm2
A Area cortante cm2Ec.Nº32
Ec.Nº30 Denominación
Esfuerzo cortanteEc.Nº31 Denominación
Ec.Nº29 Denominación
Ubicación del centroide
Ec.Nº28 Denominación
Sumatorias de fuerzas que actúan en la soldadura Ec.Nº27 Denominación
Área de la garganta de soldadura
0 YF YF
dbhA 707,0
)(2
2
db
bx
x
)(2
2 2
db
dbdy
y
A
RA
YS4,0
Fuente MEDINA, Salvador , Estructuras de Acero,1era. Edición, Editorial Reverte, Barcelona 1984,
p.106, 107, 108, 111,115
86
En la Fig.47 se observa las reacción y momento en el punto A , en la
Tabla N°36 se indica la resolución de las ecuaciones para determinar la altura de
garganta de la junta de soldadura Junta 1.
Fig.47 Indica la reacción y momentos producidos en el punto A.
P
RA
MA
20020
0
50
Tabla N°36 Resolución de ecuaciones para determinar la altura de soladura Junta 2.
Solución
Solución
Solución
Solución
Sy = 3515,34 kgf /cm2 Igualando las Ec.31 y en la Ec.32y despejando se obtiene
Área cortanteDatos Operación
RA = 1000kgf Con el resultado obtenido remplazamos en la Ec.31 y en la Ec.32Sy = 50ksi
RA = 1000kgfRemplazando en la Ec.31 se obtiene
Remplazando en la Ec.29 y la 30 se obtiene
Área cortanteDatos Operación
Ubicación del punto centroideDatos Operación
b = 10,2cmd = 10,2cm
Cálculo de la reacción en el punto ADatos Operación
P = 1000 KgfRemplazando en la Ec.27 se obtiene.
01000 RA
kgfRA 1000
)2,102,10(2
2,10 2
x cmx 55,2
)2,102,10(2
)2,10()2,10)(2,10(2 2
y cmy 65,7
hA 42,14
h2.14
1000 2/13,1406 cmkgf
7,1996
1000h mmhcmh 55.0
87
En esta junta 1 se determinó la altura de filete mínima de 5mm, cuya carga es
de tipo cortante.
2.2.8.2 Junta 2 de soldadura
En la Fig.48 se indica los parámetros para el diseño de la Junta 2 de soldadura,
en la Tabla N°37 se encuentran las ecuaciones respectivas.
Fig.48 Parámetros para diseñar la junta 2 de soldadura.
b
d
y
xCG
10,2
cm
5,2 cm
Tubo rectang.
88
Tabla N°37 Ecuaciones para determinar el diseño de la Junta 2.
UnidadesSumatorias de fuerzas en el eje Y kgf
UnidadesA Área de garganta de soldadura cm2h Altura de garganta cmb Ancho del cordón de soldadura cmd Largo del cordón de soldadura cm
Unidades
Posición del centroide en el eje X cm
UnidadesPosición del centroide en el eje Y cm
Unidadesτ Esfuerzo cortante kgf / cm2
V Fuerza cortante kgf
S y Esfuerzo permisible del material kgf / cm2
A Area cortante cm2
Sumatorias de fuerzas que actúan en la soldadura Ec.Nº33 Denominación
Área de la garganta de soldaduraEc.Nº34 Denominación
Ubicación del centroideEc.Nº35 Denominación
Ec.Nº36 Denominación
Esfuerzo cortanteEc.Nº37 Denominación
Ec.Nº38
0 YF YF
)(2
2
db
bx
x
y
YS4,0
dbhA 2707,0
2
dy
A
V
Fuente MEDINA, Salvador , Estructuras de Acero,1era. Edición, Editorial Reverte, Barcelona
1984,p.120-123
En la Fig. 49 se indica la reacción y fuerza cortante producida en el punto A
en la Tabla N°38 se indica la resolución y cálculo de la altura de garganta de
soldadura.
89
Fig.49 Reacción y fuerza de corte producidos en el punto A.
h
h
Perfil de la base2G 200x50x15X3
ColumnaUPN - 100
V
RA
67°
V
RA
Vy
Tabla N°38 Cálculos para determinar la altura de la garganta de soldadura Junta 2.
Solución
Solución
Solución
Solución
Cálculo de la reacción en el punto ADatos Operación
P = 1000 KgfRemplazando en la Ec.33 se obtiene.
Ubicación del punto centroideDatos Operación
b = 10,2cm
Remplazando en la Ec.35 y la 36 se obtiened = 10,2cm
Sy = 50ksi
Área cortanteDatos Operación
V = 1086,36kgfRemplazando en la Ec.37 se obtiene
Sy = 3515,34 kgf /cm2Igualando las Ec.31 y en la Ec.32y despejando se
obtiene
Esfuerzo cortanteDatos Operación
V = 1086kgf Con el resultado obtenido remplazamos en la Ec.36 y en la Ec.37
kgfRA 1000067 RAVsen
kgfV 36,1086
)2,102,5(2
2,5 2
x cmx 87,0
2
10y cmy 5
hA 56,14
h56.14
1086 2/13,1406 cmkgf
7,1986
1086h mmhcmh 655.0
90
2.2.8.3 Junta 3 de soldadura
La Fig.50 indica el tipo de cordón de soldadura a utilizar a tope entre dos
placas, En la Tabla N°39 se observa las ecuaciones para determinar la altura de
garganta de soldadura de la Junta 3.
Fig.50 Parámetros para diseñar la junta 3 de soldadura.
hPlaca de soporte
eje
d
CGd
En la siguiente Fig.51 se indica la reacción de fuerza producida en el punto 1
en la Tabla N°40 indica los cálculos respectivos.
Fig.51 Reacción y fuerza de corte producidos en el punto 1.
h
75 d 100cm
R1
91
Tabla N°39 Ecuaciones para determinar el diseño de soldadura Junta 3.
UnidadesSumatorias de fuerzas en el eje Y kgf
UnidadesA Área de garganta de soldadura cm2h Altura de garganta cmd Largo del cordón de soldadura cm
UnidadesPosición del centroide en el eje X cm
UnidadesPosición del centroide en el eje Y cm
Unidadesτ Esfuerzo cortante kgf / cm2
R 1 Fuerza cortante kgf
S y Esfuerzo permisible del material kgf / cm2
A Area cortante cm2Ec.Nº43
Ec.Nº41 Denominación
Esfuerzo cortanteEc.Nº42 Denominación
Área de la garganta de soldaduraEc.Nº39 Denominación
Ubicación del centroideEc.Nº40 Denominación
Sumatorias de fuerzas que actúan en la soldadura Ec.Nº38 Denominación
0 YF YF
x
y
YS4,0
2
dy
hdA 707,0
0x
A
R1
Fuente MEDINA, Salvador , Estructuras de Acero,1era. Edición, Editorial Reverte, Barcelona
1984,p.123,124
92
Tabla N°40 Resolución de las ecuaciones para determinar el diseño de soldadura Junta 3.
Solución
Solución
Solución
Solución
Sy = 3515,34 kgf /cm2 Igualando las Ec.42 y en la Ec.43 y despejando se obtiene
Esfuerzo cortanteDatos Operación
R 1 =4966,66 kgf Con el resultado obtenido remplazamos en la Ec.42 y en la Ec.43Sy = 50ksi
Área cortanteDatos Operación
R 1 =4966,66 kgfRemplazando en la Ec.39 se obtiene
Datos Operaciónd = 7,5cm
Remplazando en la Ec.40 y la 41 se obtiene
R 1 =4966,66 kgfRemplazando en la Ec.33 se obtiene. R1=4966,66 kgf
Ubicación del punto centroide
Cálculo de la reacción en el punto 1Datos Operación
0x cmx 0
2
5,7y cmy 5,3
hA 3,5
h3,5
66,4966 2/13,1406 cmkgf
48,7452
66,4966h mmhcmh 66,0
Mediante el valor calculado de la altura de garganta se determina una altura de
filete de 6mm.
93
2.3 Diseño del sistema de transmisión mecánico
2.3.1 Transmisión mediante piñón - cadena
Este sistema consta de una cadena cerrada cuyos eslabones engranan a ruedas
dentadas (piñones) que están unidas a los ejes de los mecanismos conductor y
conducido. Los ejes tienen que mantenerse alineados uno respecto a otro. En la
Fig.52 se indica los elementos que conforman este tipo de transmisión.
Fig.52 Elementos que conforman el sistema de transmisión mediante cadena piñón.
Las cadenas empleadas en la transmisión suelen tener libertad de movimiento y
engranan de manera muy precisa con los dientes de los piñones. Las partes básicas de
las cadenas son: Placa interior, placa exterior, rodillo, casquillo y pasador, son
componentes confiables de una máquina; además transmiten energía por medio de
fuerzas extensibles, y se utiliza sobre todo para la transmisión y transporte de los
sistemas mecánicos. En la Fig.53 se exponen estas partes.
94
Fig.53 Partes principales de una cadena de transmisión.
2.3.1.1 Ventajas del sistema
Aportan beneficios sustanciales pues al emplear cadenas presentan la gran
ventaja de mantener la relación de transmisión constante (pues no existe
deslizamiento) incluso transmitiendo grandes potencias entre los ejes (caso de motos,
máquinas de rotacionales), lo que se traduce en mayor eficiencia mecánica (mejor
rendimiento). Además, no necesita estar tan tensa como las correas, lo que se traduce
en menores averías en los rodamientos de los piñones.
95
2.3.2 Cálculo de la potencia
Al diseñar un sistema mecánico, hay que tener en cuenta el trabajo que se va a
ejecutar, la rapidez con que debe de hacerse, la cantidad de fuerza para levantar un
cuerpo a determinada altura y el tiempo real en que se efectuará.
Se define potencia, como la rapidez con que se lleva a cabo un trabajo, por lo
que es necesario determinar, la aplicación del motor que se va a utilizar.
Para el cálculo de la potencia se necesitan los siguientes parámetros:
Velocidad angular final del tambor giratorio.
Velocidad tangencial.
Fuerza centrípeta.
La carga que se va a utilizar es de 6000kg debido a que está incluido el factor
de seguridad de n=1,5 la cual es la carga mayor permisible y está distribuida en los
dos tambores giratorios.
En la Fig.54 se indica las condiciones y parámetros de los tambores giratorios
del desenrollador. El tambor giratorio 1 está en estado de reposo, es decir su
velocidad angular es cero, el radio es de 250 mm; en el tambor giratorio 2, la
velocidad es constante debido a que se lo incluirá en el sistema de transmisión
mediante piñón – cadena y un moto reductor controlado por un variador de
velocidad.
96
Fig.54 Parámetros y condiciones para el cálculo de la potencia.
Ø50
0
Ø50
0
P = 3000kg P = 3000kg
w1 = 0r1 = 250 mm r2 = 250 mm
Tambor giratorio 1eje conducido
Tambor giratorio 2eje conductor
2.3.2.1 Velocidad angular final del eje conductor
En el movimiento de rotación la velocidad angular se define como la
trayectoria circular de un punto del sólido alrededor del eje de rotación.
En la Tabla N°40-A se indica las fórmulas para el cálculo de la velocidad
angular y la velocidad tangencial del tambor giratorio 1 (eje conductor) y en la Tabla
N°41 se determina los cálculos respectivos.
97
Tabla N°40-A Fórmulas y ecuaciones para determinar la velocidad angular.
Ec.Nº55 Unidades
M r Momento angular Nxm
I Inercia kgxmW Velocidad angular r.p.m
Ec.Nº56M r antes Momento angular inicial antes del movimiento
M r después Momento angular final después del movimiento
Ec.Nº56 UnidadesI 1 Inercia del disco 1 Kgf - mI 1 Inercia del disco 2 Kgf - mW i Velocidad angular inicial r.p.mW F Velocidad angular final r.p.m
Ec.Nº57 Unidades
m Masa de los cuerpos N = newton = kg m/s2
R Radio del disco m = metro lineal
Ec.Nº58 Unidades
m 1 Masa del disco 1 N = newton = kg m/s2
m 2 Masa del disco 2 N = newton = kg m/s2
Ec.Nº59 UnidadesP Peso de bobina kg
g gravedad g= 9,8 m/s2
Ec.Nº60 Unidades
v t Velocidad tangencial m/min
R Radio m
Ecuaciones para la calcular la velocidad angular final ( Formulario)
Denominación
Momento angular inicial un cuerpo en estado de reposo y el otro en estado de movimientoDenominación
Inercia de un discoDenominación
Velocidad tangencial
Momento angular inicial
Remplazando la Ec.55 en la Ec.56 se obtieneDenominación
Masa del cuerpoDenominación
Remplazando la Ec.56 en la Ec.57 se obtieneDenominación
Denominación
WIM r .
2.2
1RmI
despuesMantesM rr
Fi WIIWI 211 .
21
1.
mm
wmW i
F
g
Pm 1
Ft wRv ..2
___________________________________
Fuente: MARKS, Salvador, “Manual del Ingeniero Mecánico,4era. Edición, Editorial Reverte,
Barcelona 1984, p.55,56.,86,88,114,116
98
Tabla N°41 Cálculos para determinar la velocidad angular y tangencial.
DatosCarga de 3000 kg
DatosW i = 17rpm Ver tabla
Anexo 19
DatosR = 0,250 m
Remplazando en la Ec.Nº58 y remplazando se obtiene.
Velocidad tangencialOperación
Los resultados remplazamos en la Ec.Nº60 y se determina.
Masa del cuerpo m 1= m 2
Operación
Remplazando en la Ec.Nº59 se obtiene
Velocidad angularOperación
8,9
30001 m
Nm 12,3061
12,30612,306
1712,306
xW F
rpmWF 5,8
5,8250,0141516,32 xxxvt min/35,13 mv t
2.3.2.2 Aceleración y fuerza centrípeta
La aceración centrípeta se refiere cuando un cuerpo está en rotación con
velocidad angular constante, además sigue una trayectoria curvilínea y está siempre
dirigida hacia el centro de la circunferencia.
De acuerdo al segundo principio de Newton, la aceleración centrípeta en un
movimiento curvilíneo se explica por la existencia de una fuerza en esa misma
dirección como se indica en la Fig.N°55.
Fig.N°55 Aceleración y velocidad centrípeta.
ac
V1FC V1= Velocidad tangencial
ac= Aceleración tangencial
= Velocidad angular = Ángulo de giro
FC = Fuerza Centrípeta
99
Las fórmulas y cálculos para determinar la potencia teórica para desenrollar
bobinas se indican en las Tablas 42 y 43, respectivamente
Tabla N°42 Ecuaciones y Fórmulas para determinar la potencia teórica.
Ec.Nº61 Unidades
A C Aceleración centrípeta m / s2
n F Número de revoluciones de salida r.p.mR Radio m
Ec.Nº62F C Fuerza centrípeta kgf
m 1 Masa de cuerpo N = kgf m/s2
Ec.Nº63 Unidades
v s Velocidad de salida eje motriz m/seg
R Radio del cuerpo m
Ec.Nº64 Unidades
P t Potencia teórica CV = Caballo de vapor
Ec.Nº65 Unidades
T Torque teórica Nm
Potencia de diseño
Torque Denominación
Velocidad de salida del eje motrizDenominación
Denominación
Aceleración tangencial
Denominación
Fuerza CentrípetaDenominación
RnA FC .)( 2
1.mAF CC
FS nRv ..2
75
. sCt
vFP
RFT C .
_____________________________
Fuente: ELONKA, Michael , “Operaciones de Maquinarias”,4era. Edición, Editorial MC GRAW -
WILL, Barcelona 1984, p.A34, A45
100
Tabla N°43 Cálculos de la potencia teórica.
Datos
n F = 90 r.p.m
Ver Tabla Anexo 19R = 0 ,250 m
Datosm 1 = 306,12 N
Datos
Datos
DatosR = 0,250 m
Operación
Remplazando en la Ec.Nº61 se obtiene
Operación
Los resultados remplazamos en la Ec.Nº62 y se determina.
Operación
Remplazando los resultados en la Ec.Nº63 se obtiene
Operación
Remplazando los resultados en la Ec.Nº65 se obtiene
Operación
Remplazando los resultados en la Ec.Nº64 se obtiene
Cálculos
250,0)90( 2 xAC
min/2050 mA C 2/56,0 smAC
22 /56,0/12,306 smxskgfmFC kgfFC 19,172
90250,0141516,32 xxxv s
smv s /35,2
75
35,219,172 xPt
CVP t 5,5 KWPt 67,3
NFC 60,1688
NmT 15,422
250,060,1688 xT
101
2.3.3 Selección de los elementos mecánicos
2.3.3.1 Moto reductor
Un motor reductor se refiere a un reductor de velocidades que se define como
un dispositivo capaz de reducir la velocidad de rotación en un árbol de transmisión,
apropiado para el accionamiento de toda clase de máquinas y aparatos de uso
industrial, que requieren reducir su velocidad en una forma segura y eficiente.
2.3.3.1.1 Ventajas
1. Una regularidad perfecta tanto en la velocidad como en la potencia
transmitida.
2. Una mayor eficiencia en la transmisión de la potencia suministrada por el
motor.
3. Mayor seguridad en la transmisión, reduciendo los costos en el
mantenimiento.
4. Menor espacio requerido y mayor rigidez en el montaje.
5. Menor tiempo requerido para su instalación.
Los motor reductores se suministran normalmente acoplando a la unidad
reductora un motor eléctrico normalizado asincrónico tipo jaula de ardilla, totalmente
cerrado y refrigerado por ventilador para conectar a redes trifásicas de 220/440
voltios y 60 Hz.
102
Para proteger eléctricamente el motor es indispensable colocar en la instalación
un relé térmico de sobrecarga. Los valores de las corrientes nominales están grabados
en las placas de identificación del motor.
Normalmente responden a la clase de protección IP-44 (según DIN 40050).
Bajo pedido se puede mejorar la clase de protección en las unidades de reducción.
2.3.3.1.2 Características de operación
Las características principales de operación se determinaron por los resultados
obtenidos:
Número de revoluciones eje motriz: 90 r.p.m
Potencia Teórica: 5,5 HP
Torque: T = 422,15 ≈ 425 Nm
En el Anexo 20 se selecciona el moto reductor con eje a 90° modelo MHL-30
y una relación de transmisión de i=2
2.3.3.2 Piñones
2.3.3.2.1 Procedimiento de selección
Paso 1.- Del Anexo 20, datos de aplicación se escoge la clase de servicio por
carga de choque transportado debido que la máquina realizará giro de rotación en un
mismo eje con carga irregular.
103
Paso 2.- El factor de servicio de 1,3 es escogido según el Anexo 21, datos de
aplicación y procedimientos de selección.
Paso 3.- Para determinar la potencia real (PR) de la transmisión requerida se
multiplicará la potencia de diseño (Pt) calculada con el factor de servicio.
PR = 5,5x 1,3 PR = 7,15 HP ≈ 8HP
Paso 4.- Con el valor de la potencia real, la velocidad del eje motriz de 1400
r.p.m se selecciona la cadena N° 80 paso de 1”y el número de dientes mínimo para el
Piñón motriz, mediante el Anexo 22, tabla de selección rápida.
El número de dientes para el piñón conductor se lo realiza con las operaciones
siguientes.
Donde:
: Número de dientes piñón conductora.
Número de dientes piñón motriz
Las dimensiones de los piñones se encuentran en el Anexo 23, tabla de
diámetros de piñones de cadena de rodillos
El Anexo 24 contiene el plano general carcaza de protección de transmisión y
su despiece respectivo se indica en el Anexo 25.
2
1
Z
Zi
1Z
2Z
2181 xZ
361 Z
104
2.4 Simulación del sistema estructural
Para la simulación de la parte estructural se utilizará el programa
computacional denominado SAP 2000, el cual permite obtener de manera rápida una
idea del comportamiento bajo las condiciones de las cargas de diseño.
2.4.1 Modelado
Para el modelado se procede a la creación de un esquema tridimensional en el
programa, la geometría de la estructura está configurado atendiendo a las
dimensiones de los sistemas de sujeción y desenrollado como se muestra en la
Fig.N°56.
Fig.N°56 Geometría del sistema estructural.
105
El entorno del software permite seleccionar perfilería estándar según las
normas DIN, ANSI, ISO, etc., así como la asignación de las propiedades mecánicas,
para facilitar su análisis, en la Fig.N°57 se observa el modelo de la estructura
generada.
Fig.N°57 Sistema estructural modelado.
Con el modelo generado se procede al análisis ,el programa SAP 2000 permite
establecer varios tipos de procedimientos la cual se escoge la de tensión y
compresión estática; lo que se procede a designar en cada componente el tipo de
material correspondiente; para este caso se añade la configuración del acero
estructural ASTM A-36 para todos los elementos.
El siguiente paso consiste en establecer las condiciones de contorno como son
las restricciones de movilidad o inmovilidad total y finalmente aplicar las cargas para
el análisis del modelo. En la Fig.N°58 se indica el diseño final de la estructura en
donde se indican los perfiles conformados que soportarán las cuatro toneladas de
carga.
106
Fig.N°58 Diseño estructural aplicando una carga de cuatro toneladas.
2.5 Simulación del sistema dinámico
El procedimiento necesario para la realización de la simulación dinámica de la
máquina es utilizando el programa computacional Autodesk Inventor se presenta
enseguida.
2.5.1 Entorno de la simulación dinámica
El primer paso es realizar el ensamble de los sistemas estructural, arrastre,
platos giratorios y de transmisión ver Fig.N°59.
107
Fig.N°59 Ensamble completo de la máquina.
El segundo paso es establecer a ciertos elementos de ensamble se comporten
como un solo cuerpo, amerita que la estructura base, los soportes de los rodamientos
y el sistema de transmisión permanezcan como un solo cuerpo. Para realizar los
respectivos movimientos se usa como alternativa el menú cascada como se aprecia
en la Fig.N°60; al usar esta opción muestra los movimientos la cual permite ver una
representación visual de cada tipo.
108
Fig.N°60 Tabla de visualización de movimientos disponibles.
El tercer paso es mantener un ordenamiento es decir, iniciar por el elemento
donde empieza el movimiento y continuar con el mecanismo sobre el cual transmite
y así sucesivamente hasta completar la cadena cinemática deseada; luego se
selecciona las superficies que deben estar en contacto para esto se señala las partes
motrices como se indica en la Fig. N° 61.
Una vez determinadas las superficies se da clic derecho; se escoge la opción
continuar y se procede con el movimiento dando los parámetros necesarios.
109
Fig.N°61 Selección de las superficies para ejecutar los movimientos.
110
CAPITULO III
COSTOS
3.1 Conceptos generales
Costo es un egreso económico que representa la fabricación de un producto
o la prestación de un servicio. Al determinar el costo de producción se puede
establecer el precio de venta al público del bien en cuestión y la suma de costo
más el beneficio; está compuesto de:
Materiales
Insumos
Mano de obra
Costo total
3.1.1 Materiales
Los materiales a utilizase en la fabricación del desenrollador se detallan en
los planos respectivos; para establecer el costo se determinará el peso de cada
elemento indicado en la Tabla N°44 y en la Tabla N°45 se indica el peso y costo
total.
111
Tabla N°44 Costo de material y el peso de cada elemento.
Diámetro Longitud Ancho Espesor
1 Placa base Acero ASTM A-36 200 200 9 4 2,83 11,30 1,17 13,232 Perfil de la base frontal Correa 2G 200x50x15x3 1125 4 7,32 32,94 1,27 41,833 Perfil columna UPN-100 999 12 10,60 127,07 1,17 148,684 Perfil viga UPN-100 250 6 10,60 15,90 1,17 18,605 Placa de apoyo Acero ASTM A-36 700 250 15 2 20,61 41,21 1,23 50,696 Soporte de la base Correa 2G 200x50x15x3 825 2 7,32 12,08 1,27 15,347 Perfi de la base lateral Correa 2G 200x50x15x3 3170 4 7,32 92,82 1,27 117,888 Soportes para el armazón Correa 2G 200x50x15x3 125 48 7,32 43,92 1,27 55,789 Placa de forrado lateral Acero ASTM A-36 700 100 3 4 1,65 6,59 1,15 7,58
10 Placa de forrado frontal Acero ASTM A-36 1129 900 3 2 23,93 47,86 1,15 55,04TOTAL (KG) 431,70 TOTAL $ 524,64
Diámetro Longitud Ancho Espesor1 Eje telescópico sistema móvil Ac.Bonificado V- 320 130 1495 1 104,86 156,77 2,50 391,912 Placas sujetadoras Acero ASTM A-36 77 50 12 24 0,36 8,70 1,23 10,713 Bocín soporte sistema móvil Eje de transmición St-37 155 700 1 103,68 103,68 1,17 121,314 Tapa del bocín soporte derecho Eje de transmición St-37 152 5 1 0,90 0,90 1,17 1,055 Eje telescópico sistema fijo Ac.Bonificado V- 320 130 1495 1 104,86 156,77 2,50 391,916 Bocín soporte izquierdo Eje de transmición St-37 155 700 1 103,68 103,68 1,17 121,317 Tapa del bocín soporte izquierdo Eje de transmición St-37 152 5 1 0,90 0,90 1,17 1,05
TOTAL (KG) 531,40 TOTAL $ 1039,25
Diámetro Longitud Ancho Espesor1 Soporte del diámetro mayor Perfil UPN - 80 800 2514 2 8,64 43,44 1,12 48,652 Tapa del diámeto mayor Acero ASTM A-36 800 800 5 2 25,12 50,24 1,18 59,283 Parantes Perfil UPN - 80 260 8 8,64 17,97 1,12 20,134 Bocín soporte Eje de transmición St-37 200 360 2 88,78 88,78 1,17 103,875 Cono Acero ASTM A-36 1094 906 3 2 23,34 46,68 1,15 53,696 Tapa del bocín soporte Acero ASTM A-36 200 200 5 2 1,57 3,14 1,18 3,71
TOTAL (KG) 250,26 TOTAL $ 289,33
Diámetro Longitud Ancho Espesor1 Estructura de la base Perfil L 25x25x3 420 4 1,11 1,86 1,12 2,092 Estructura lateral Perfil L 25x25x3 1220 4 1,11 5,42 1,12 6,073 Placa de forrado lateral ASTM A-36 1220 420 1 2 4,02 8,04 1,08 8,694 Placa de forrado frontal posterior ASTM A-36 1220 250 1 1 2,39 2,39 1,08 2,595 Placa de forrado superior ASTM A-36 420 250 1 1 0,82 0,82 1,08 0,896 Bisagras Eje de transmición St-37 12 50 2 0,04 0,09 1,17 0,107 Puerta ASTM A-36 1037 170 1 1 1,38 1,38 1,08 1,498 Placa de forrado lateral superior ASTM A-36 1220 420 1 1 4,02 4,02 1,08 4,349 Placa sujetadora ASTM A-36 250 150 1 1 0,29 0,29 1,08 0,32
TOTAL (KG) 24,33 TOTAL $ 26,58
PESO UNIT. KG
PESO TOTAL KG
PESO UNI. KG
PESO TOTAL KG
PLATOS GIRATORIOS PLANO 5988.02.03
MARCA DESCRIPCION MATERIALDIMENSIONES (mm)
CANT.
MARCA DESCRIPCION MATERIALDIMENSIONES (mm)
CANT.
DESCRIPCION MATERIALDIMENSIONES (mm)
CANT.PESO
UNIT.KGPESO
TOTAL KG
ESTRUCTURA METALICA PLANO 5988.02.01
SISTEMA DE ARRASTRE PLANO 5988.02.02COSTO
UNIT. ($)COSTO
TOTAL ($)
MARCA DESCRIPCION MATERIALDIMENSIONES (mm)
CANT.
COSTO UNIT. ($)
COSTO TOTAL ($)
COSTO UNIT. ($)
COSTO TOTAL ($)
CARCAZA DE PROTECCION PLANO 5988.02.04
COSTO UNIT. ($)
COSTO TOTAL ($)
PESO UNIT.KG
PESO TOTAL KG
MARCA
112
Tabla N°45 Resumen del peso y costo total de los materiales.
ITEM DESCRIPCIONTIEMPO TOTAL
(HORA/HOMBRE)COSTO ($)
1 Fabricación 114,99 166,17
2 Ensamblado 361,23 560,06
3 Mecanizado 32,34 53,71
508,56 779,94
RESUMEN
TOTAL
3.1.2 Insumos
Los insumos se refieren a los materiales complementarios indicados en la
Tabla N°46.
Las cotizaciones de los materiales de encuentran en el Anexo 26 y los
correspondientes insumos en el Anexo 27.
113
Tabla N°46 Costo de los insumos.
ITEM DESCRIPCION UNIDAD CANT. DIMENSIONES COSTO UNIT. COSTO. TOTAL
1 Pernos hilti Unid. 16 ø1/2"x2 3/4" $ 1,30 $ 20,80
2 Manívela código 2459.350 Unid. 2 ø400x ø 65mm $ 50,40 $ 100,80
3 Pernos hexagonales Unid. 12 M6 X12 $ 0,85 $ 10,20
4 Arandelas para pernos M6 Unid. 12 $ 0,20 $ 2,40
5 Rodamiento de bolas rígidos Unid. 4 øeje 30mm $ 27 $ 108,00
6 Pernos hexagonales Unid. 12 M1/2"x1/4" $ 1,25 $ 15,00
7 Pernos hexagonales Unid. 6 M1/4"x3/8" $ 2,30 $ 13,80
8 Tuerca M16 con arandela Unid. 30 $ 2,34 $ 70,20
9 Caucho sintético m2 15 0,139 m2 $ 0,80 $ 12,00
10 Neplo lubricador AM 10x1 Coned short Unid. 2 10x1 $ 2,50 $ 5,00
11 Motor marca SIEMENS 5,5 HP Unid. 1 $ 554,00 $ 554,00
12 Cadena de rodillo paso 80 m 1 L = 2,29 $ 84,00 $ 84,00
13 Piñon sencilllo Z =18 Unid. 1 $ 48,62 $ 48,62
14 Piñon sencilllo Z =36 Unid. 1 $ 110,24 $ 110,24
15 Reductor / línea MHL 30/2 para 8 HP Unid. 1 $ 606,32 $ 606,32
16 Electrodo E-6011 Ø 1/8" kg 30 $ 1,30 $ 39,00
17 Electrodo E-7018 Ø 1/8" kg 15 $ 1,30 $ 19,50
18 Chaveta 32x18x300mm Unid. 1 $ 8,30 $ 8,30
TOTAL $ 1.828,18
3.1.3 Mano de obra
Para la determinación del costo total de la mano de obra para la fabricación
de los elementos de la máquina desenrolladora, se encuentran subdividas en los
costos totales de la fabricación, ensamblaje que se indican en la Tabla N°47 y del
mecanizado en la Tabla N°48.Los valores del personal fueron consultados del
Anexo 28.
114
Tabla N°47 Costo de mano de obra, fabricación y ensamblaje.
ITEM DESCRIPCIÓNMANO DE OBRA
(PERSONAL)CANTIDAD
(KG)TIEMPO TOTAL
(HORA/HOMBRE)COSTO
($ /HORA)COSTO($)
1 Corte,biselado de material Obrero 431,7 86,34 1,48 127,78
ITEM DESCRIPCIÓNMANO DE OBRA
(PERSONAL)CANTIDAD
(KG)TIEMPO TOTAL
(HORA/HOMBRE)COSTO
($ /HORA)COSTO($)
1 Corte y punteado de material Ayudante de soldador 8,7 1,74 1,34 2,33
ITEM DESCRIPCIÓNMANO DE OBRA
(PERSONAL)CANTIDAD
(KG)TIEMPO TOTAL
(HORA/HOMBRE)COSTO
($ /HORA)COSTO($)
1 Corte , conformado y punteado Ayudante de soldador 108,09 21,6 1,34 28,94
ITEM DESCRIPCIÓNMANO DE OBRA
(PERSONAL)CANTIDAD
(KG)TIEMPO TOTAL
(HORA/HOMBRE)COSTO
($ /HORA)COSTO($)
1 Corte , conformado y punteado Ayudante de soldador 26,58 5,31 1,34 7,12
575,07 114,99 166,17
ITEM DESCRIPCIÓNMANO DE OBRA
(PERSONAL)CANTIDAD
(KG)TIEMPO TOTAL
(HORA/HOMBRE)COSTO
($ /HORA)COSTO($)
1 Soldado y rematado Soldador 431,7 86,34 1,68 145,05
ITEM DESCRIPCIÓNMANO DE OBRA
(PERSONAL)CANTIDAD
(KG)TIEMPO TOTAL
(HORA/HOMBRE)COSTO
($ /HORA)COSTO($)
1 Soldado de placas sujetadoras Soldador 8,7 1,74 1,68 2,92
2 Alineación del eje telescópico Obrero 520,9 173,63 1,48 256,97
3 Ajuste y trabajos varios Obrero 40,6 13,53 1,48 20,02
ITEM DESCRIPCIÓNMANO DE OBRA
(PERSONAL)CANTIDAD
(KG)TIEMPO TOTAL
(HORA/HOMBRE)COSTO
($ /HORA)COSTO($)
1 Soldado y rematado de conos Soldador 43,44 14,68 1,68 24,66
2 Soldado y rematado de estructura Soldador 46,68 15,56 1,68 26,14
2 Alineación del eje telescópico con e Obrero 90,12 30,04 1,48 44,46
3 Ajuste y trabajos varios Obrero 50,56 16,85 1,48 24,94
ITEM DESCRIPCIÓNMANO DE OBRA
(PERSONAL)CANTIDAD
(KG)TIEMPO TOTAL
(HORA/HOMBRE)COSTO
($ /HORA)COSTO($)
1 Soldado y rematado de conos Soldador 26,58 8,86 1,68 14,88
1259,28 361,23 560,06
FABRICACIÓN
ESTRUCTURA METALICA
SISTEMA DE ARRASTRE
PLATOS GIRATORIOS
CARCAZA DE PROTECION
TOTAL
ENSAMBLADO
ESTRUCTURA METALICA
SISTEMA DE ARRASTRE
PLATOS GIRATORIOS
CARCAZA DE PROTECION
TOTAL
115
Tabla N°48 Costo de mano de obra del mecanizado.
ITEM DESCRIPCIÓN OPERACIÓNMANO DE OBRA
(PERSONAL)CANTIDAD
COSTO ($ /HORA)
TIEMPO DE MECANIZADO
HORAS (H)COSTO($)
1 Eje telescópico sistema movil Torneado y roscado Tornero 1 1,56 4 6,24
2 Bocín soporte sistema movil Torneado y roscado Tornero 1 1,56 1,64 2,56
3 Perno de arrastre Torneado , roscado y fresado Tornero 1 1,56 1,5 2,34
4 Tapa de bocín derecho Torneado , taladrado Ayudante de tornero 2 1,43 0,5 0,72
5 Eje telescópico sistema fijo Torneado Tornero 1 1,56 4 6,24
6 Bocín soporte sistema fijo Torneado Tornero 1 1,56 1,64 2,56
7 Tapa de bocín derecho Torneado ,taladrado Ayudante de tornero 1 1,43 0,5 0,72
13,78 21,37
ITEM DESCRIPCIÓN OPERACIÓNMANO DE OBRA
(PERSONAL)CANTIDAD
COSTO ($ /HORA)
TIEMPO DE MECANIZADO
HORAS (H)COSTO($)
1 Tapa del diámetro mayor Torneado , taladrado Ayudante de tornero 1 1,43 0,5 0,72
2 Bocín soporte Torneado Tornero 2 2,56 1,64 4,20
3 Tapa del diámetro menor Torneado ,taladrado Ayudante de tornero 2 1,43 0,5 0,72
2,64 5,63
16,42 27,00
SISTEMA DE ARRASTRE
TAMBORES GIRATORIOS
SUB TOTAL
SUB TOTAL
TOTAL
En la Tabla N°49 se determina el resumen del costo total de la mano de obra
para la fabricación, montaje y mecanizado de la máquina desenrolladora.
116
Tabla N°49 Resumen del costo total de mano de obra.
ITEM DESCRIPCIONTIEMPO TOTAL
(HORA/HOMBRE)COSTO ($)
1 Fabricación 114,99 166,17
2 Ensamblado 361,23 560,06
3 Mecanizado 16,42 27,00
492,64 753,23
RESUMEN
TOTAL
3.1.4 Costo total
Con los valores calculados en las tablas correspondientes se determina el
costo total, como se establece en la Tabla N°50.
Tabla N°50 Costo total de la máquina para desenrollar bobinas de acero.
ITEM DESCRIPCION SUB TOTAL ($)
1 Materiales 1879,802 Insumos 1828,183 Mano de obra 753,23
4461,21COSTO TOTAL ($)
117
CAPITULO IV
Conclusiones y Recomendaciones
4.1 Conclusiones
1.- La estructura metálica está diseñada con el método A.S.D, cuyas siglas
traducidas se refiere al diseño mediante esfuerzos permisibles.
Este método asegura condiciones reales tanto en el uso económico de
materiales como en la utilización lógica de sus fórmulas y aplicaciones. Además,
cumple con la relación de esbeltez permitida y su comprobación se relaciona con la
utilización de materiales y perfiles ASTM –A36 lo cual permite el aseguramiento
real de la estructura.
2.- Del modelo tomado de referencia, la máquina tiene como objetivo desenrollar
bobinas de acero, además será una de las soluciones para mejorar parte de los
procesos de fabricación. Para mejor funcionamiento a futuro se deberá automatizar
con controles de mando electrónicos como el PLC adaptados a una cizalla la cual se
alinearía con un sistema de rodillos para enderezar planchas de mayores espesores.
Es decir podría transformarse en una línea de corte transversal.
3.- El diseño del des bobinador es sencillo lo cual ayudará mucho a los talleres,
para que con ayuda de una cizalla se obtenga planchas de cualquier longitud.
118
4.2 Recomendaciones
1.- Antes de iniciar el proceso de desbobinado controlar el peso y
dimensiones de las bobinas a procesar.
2.- En la fabricación del equipo deben considerarse los acabados y
tolerancias indicados en los planos.
3.- Para la colocación de la bobina se debe tomar en cuenta las siguientes
observaciones:
Utilizar un sistema de transportación para el levantamiento y
ubicación correcta de la bobina (puente grúa o montacargas).
Verificar la alineación correcta entre el agujero central y el cono
del plato giratorio.
Iniciar el desbobinado con una velocidad mínima de 5m/min y
luego variar según el peso hasta llegar a una velocidad máxima de
10m/min.
4.- El mantenimiento se lo deberá realizar en forma periódica. Las partes
más necesarias para el control y verificación son los sistemas de arrastre tanto móvil
como fija; lubricar con grasa mineral tipo SAE - 42 a través de los graseros ubicados
en los bocines de cada eje telescópico. En los platos giratorios, controlar la
lubricación diaria de los rodamientos de bolas rígidos utilizando aceite tipo SAE – 40
recomendado por la marca FAG para sus productos. En el sistema de transmisión se
lubricará la cadena utilizando la grasa mineral SAE - 42, y también se realizará un
control mensual de las conexiones eléctricas y del moto reductor.
119
Bibliografía
DAVIS, J.R, Stainless Steels, Manual de acero , Ed. Cendis, México, 2006.
HANS, Appold, Tecnología de los metales, Ed. Reverte, 1era Ed, Barcelona 1984.
SHUDER .Ernest, Folleto de Telemecanique, Instalaciones industriales, 1era Ed., Alemania, 1993.
ARTEGA.José, Curso de programación de PLC’S,2da Edición, Samper, México, 1996.
MEDINA, Salvador , Estructuras de Acero,1era. Edición, Editorial Reverte, Barcelona 1984.
SHIGLEY, Appold , Diseño de Ingeniería Mecánica,1era. Edición, Editorial Reverte, Barcelona 1993.
Manual of Steel construction “AISC”,, 7ma. Ed., New York 1973.
KUGELFISCHER, Georg, Programa standard FAG,1era. Edición, Editorial Reverte, Barcelona 1984.
MARKS, Salvador , “Manual del Ingeniero Mecánico,4era. Edición, Editorial Reverte, Barcelona
1984.
ELONKA, Michael, “Operaciones de Maquinarias”,4era. Edición, Editorial MC GRAW -WILL,
Barcelona 1984.
COSTOS DE SOLDADURA, Javier Taffoni “Asistencia Técnica”,, 7ma. Esab Conarco 1999.
Bibliografía electrónica
www.alecema.com Imágenes cortesía de bobinas de acero suministro Alacerma, Año. 2008.
http://www.athader.com/img/caste/pdf/boletin31.pdf
120
Glosario
ALEACIÓN: Producto homogéneo de propiedades metálicas compuesto de dos o
más elementos, de los cuales al menos uno debe ser un metal.
AMPERIO: De Ampere, físico francés. Unidad de la intensidad de la corriente
eléctrica, equivalente al paso de un culombio por segundo.
BANCADA: Parte firme de una máquina o conjunto de ellas.
BISEL: Corte oblicuo en el borde de una lámina o plancha de metal.
BOBINA: Rollos de distintos materiales con una ordenación determinada montado
sobre un soporte.
CHAVETA: Pieza que se introduce en una ranura impidiendo movimientos
transversales o rotacionales de unos objetos sujetos a otros.
CONCENTRICO: Distintas figuras o sólidos que se reúnen en torno a un mismo
centro.
DESBASTAR: Quitar las partes más bastas de un material. Dar a una pieza la forma
aproximada que e debe obtener.
DIAGRAMA: Dibujo o representación gráfica que sirve para representar un objeto,
indica la relación entre elementos o muestra el valor de una magnitud.
Representación gráfica de una sucesión de hechos u operaciones.
EJE TELESCÓPICO: Es un eje compuesto por diferentes piezas empalmadas entre
sí, introduciendo unas piezas en las otras, de forma que se realiza una transmisión de
movimiento a distancia.
121
ELECTRODO: Conductor que pone en comunicación los polos de un electrólito con
el circuito.
EMBUTICIÓN: Fabricación mecánica de piezas de diferentes formas embutiendo
chapas metálicas por medio de moldes.
ENGRASADOR: Válvula situada en las parte fijas de sujeción de cilindros que
necesitan lubricación en su movimiento circular. Por estas válvulas se suministra la
grasa o lubricante.
FRESAS: Especie de avellanador constituido por una serie de buriles o cuchillas.
FUSIBLE: Que se puede fundir.
INERCIA: Incapacidad que tienen los cuerpos para modificar por si mismos el
estado de reposo o movimiento en que se encuentran.
LUBRICANTE: Materia con la propiedad de facilitar el deslizamiento de piezas
entre si disminuyendo al máximo la fricción.
METALURGIA: Ciencia dedicada al estudio de la extracción de los metales a partir
de los minerales que los contienen.
PIÑON CONDUCTOR: Es aquel que unido a un eje en movimiento, se aplica la
fuerza de rotación sobre otro engranaje que se encuentre situado en otro eje.
PIÑON CONDUCIDO: Es el que recibe la acción de rotación transmitida por el
piñón conductor.
REFRENTAR: Operación en la que la herramienta tornea una cara perpendicular al
eje de la pieza, bien hacia fuera del centro o hacia el centro.
ROTOR: Parte giratoria de una máquina electromagnética.
122
RUGOSIDAD: Es la cualidad de los materiales de que su superficie sea más o menos
áspera o rugosa .Esta cualidad se mide por medio del rugosímetro.
SAE: (Society of Automotive Engineers) Sociedad de Ingenieros de Automoción.
SOLENOIDE: Alambre arrollado en forma de hélice que se emplea en varios
aparatos eléctricos. Cuando circula una corriente continua se comporta como un
imán.
TEMPORIZADOR: Aparato utilizado en circuitos de corriente eléctrica basado
principalmente en un sistema de reloj, de muy diversas calidades y formas.
TENACIDAD: Resistencia a la rotura por esfuerzos que deforman el metal.
Anexo 01
CARACTERÍSTICAS Y USOS DE LAS BOBINAS
SEGÚN NORMAS DE CALIDAD
BOBINAS DE ACERO SEGÚN NORMAS DE CALIDAD.
CALIDAD ESTRUCTURAL
Esta especificación cubre bobinas y láminas de acero al carbono , láminado en frío de calidad comercial .Este material se recomienda para piezas tanto expuestas como protegidas.
CALIDAD COMERCIAL
ASTM A-366
ASTM A-569Esta especificación cubre bobinas y láminas cortadas de acero , con bajo contenido de carbono menor del 15%, laminado en caliente de calidad comercial.Este material es usado en piezas en donde estan involucradas procesos de doblado , estampado y deformaciones.
CALIDAD ESTAMPADO
ASTM A-619Esta especificación cubre bobinas y láminas de acero al carbono laminado en frío de calidad estampado .Es recomedado en la fabricación de piezas donde deformaciones y estampados severos (embutido profundo )
ASTM A-620Esta especificación cubre bobinas y láminas de acero al carbono , láminado en frío de calidad estampado , calmado especial . Este material se utiliza en la fabricación de piezas con deformaciones y estampados particularmente severos o donde se requiere una superficie libre de arrugas.
ASTM A-621Esta especificación cubre bobinas y láminas de acero al carbono laminadoa en caliente de calidad estampado. Este material se utiliza en la fabricación de piezas con deformaciones y estampados severos y donde la
ASTM A-622Esta especificación cubre bobinas y láminas de acero al carbono, laminadas al caliente de calidad estampado ,calmado especial .Este material se utiliza en la fabricación de piezas con deformaciones y estampados especialmente severos (embutidos extra profundos)
ASTM A-36Esta especificación cubre bobinas , perfiles , láminas y baras de acero al carbono de calidad estructural para ser soladados y remachados o atornillados en la construcción de puentes y edificios y para propósitos
ASTM A-283 GRADO CEsta especificación cubre bobinas, láminas de acero al carbono de calidad estructural para aplicaciones generales.
CALIDAD PARA RECIPIENTES A PRESIÓN
ASTM A-516 B GRADO 70Esta especificación cubre bobinas láminas de acero al carbono para la fabricación de recipientes soldados ,que deben trabajar a presión y donde una buena tenacidad es importante.
ASTM A-500 GRADO CEsta especificación cubre tubos estructurales , sección circular , rectangular y cuadrada recomendados como en columnas para cargas axiales grandes , momentos moderados pequeños y grandes.
ASTM A-572 GRADO 50Esta especificación cubre bobinas de acero estructurales de alta resistencia y baja aleación son recomendados para la construcción remachada, atornilladas y soldados de puentes , edificiosy otras
CALIDAD NAVAL
ASTM A-131 GRADO AEsta especificación cubre bobinas de acero para la fabricación de perfiles, láminas y remaches mayormente utilizados para construcciones navales.
_______________________________________
FUENTE: ATHADER, Bobinas de acero, http://www.athader.com/img/caste/boletin31
Anexo 02
APLICACIONES DEL ACERO INOXIDABLE
301 Utilizado para finalidades estructurales, en equipos de la industria aeronáutica, ferroviaria, petrolera.304 Equipos de la industria aeronáutica, ferroviaria, naval, petroquímica, de papel, textil, frigorífica.
304 L Equipos de la industria aeronáutica, ferroviaria, de papel, textil, frigorífica, de hospitales, lácteos, farmacéutica 310 Para altas temperaturas, hornos, incineradores, calderas, etc. 316 Construcción civil , equipos para industrias , textil, de gomas, de tintas, minería, tubos, tanques, y calderas.
316 L Construcción civil y uso para arquitectura, equipos para industrias aeronáutica, naval, química, petroquímica, 321 Componentes resistentes a temperaturas en industria de energía eléctrica, componentes soldados,
409 Sistemas de escapes de gases en motores de explosión, estampado general y cajas de condensadores. 430 Utensillos domésticos, vajillas, piletas, heladeras, hornos, máquinas de lavar, acuñación de monedas. 439 Sistemas de escapes (tubos y silenciadores) máquinas de lavar ropa, hornos, industria del azúcar y del alcohol. 441 Sistemas de escape (tubos), estampado (cuerpo de catalizador y silenciador). 444 Tanques de agua, calefactores residenciales de agua y aplicaciones en industria química y petroquímica. 460 Electrodomésticos, cocinas, ascensores, arquitectura, campanas, etc.
420 Cuchillería, instrumentos de medida, odontológicos y de cirugía, cadenas para máquinas de lavar botellas.
Aceros Inoxidables Austeníticos.
Aceros Inoxidables Ferríticos.
Aceros Inoxidables Martensíticos.
_______________________________________
FUENTE: ATHADER, Bobinas de acero, http://www.athader.com/img/caste/boletin59
Anexo 03
PLANO GENERAL
CODIGO: 5988.01.01
Anexo 04
PLANO ESTRUCTURA METALICA
CODIGO: 5988.02.01
Anexo 05
PLANO DE DESPIECE
5988.02.01.055988.02.01.065988.02.01.075988.02.01.085988.02.01.095988.02.01.10
PLACA DE APOYOSOPORTE DE LA BASEPERFIL DE LA BASE LATERALSOPORTE PARA ARMAZONPLACA DE FORRADO LATERALPLACA DE FORRADO FRONTAL
PLANO CODIGOPLACA BASEPERFIL DE LA BASE FRONTALPERFIL COLUMNAPERFIL VIGA
5988.02.01.015988.02.01.025988.02.01.035988.02.01.04
Anexo 06
CASO 1 DIAGRAMAS Y FORMULAS
VIGA SIMPLEMENTE APOYADA CON
CARGA DISTRIBUIDA
____________________________________________ Fuente: Manual of Steel construction “AISC”,, 7ma. Ed., New York 1973, p.2-198
Anexo 07
PROPIEDADES DE PERFILES CORREAS “G”
__________________________________________ Fuente: Catálogo de materiales “DIPAC”,, 7ma. Ed., Manta Ecuador, p.289.
Anexo 08
SELECCIÓN DE LOS
PERNOS DE ANCLAJE
HILTI KWIK BOLT II ESTANDAR Diámetro del agujero (plg)
Longitud de anclaje (plg)
Profundidad de colocación
mínima (plg)
Longitud de rosca (plg)
Valores de carga recomendables en concreto de 282 kg/cm2 Código N° de artículo
a la extracción kg/cm2 corte kg/cm2 1/4" 1 3/4" 1 1/8" 3/4" 172 195 KG II 14 -134 453597 1/4" 2 1/4" 1 1/8" 3/4" 172 195 KG II 14 -135 453597 3/8" 3 1/16" 1 1/8" 3/4" 172 195 KG II 14 -136 453597 3/8" 2 1/4" 1 1/8" 7/8" 340 499 KG II 14 -137 453597 1/2" 3" 2 1/4" 7/8" 340 499 KG II 14 -138 453597 1/2" 3 1/8" 2 1/4" 1 1/16" 340 499 KG II 14 -139 453597 1/2" 5" 2 1/4" 1 1/16" 657 894 KG II 14 -140 453597 1/2" 2 3/4" 2 1/4" 1 1/4" 657 894 KG II 14 -141 453597 5/8" 3 3/4" 2 3/4" 1 1/4" 657 894 KG II 14 -142 453597 5/8" 1 3/4" 2 3/4" 1 1/4" 657 894 KG II 14 -143 453597 5/8" 2 1/4" 2 3/4" 1 1/4" 657 1392 KG II 14 -144 453597 3/4" 3 1/16" 2 3/4" 1 1/2" 657 1392 KG II 14 -145 453597 3/4" 2 1/4" 3 1/4" 1 1/2" 966 1392 KG II 14 -146 453597 3/4" 3" 3 1/4" 1 1/2" 966 1877 KG II 14 -147 453597 1" 3 1/8" 3 1/4" 1 1/2" 1211 1877 KG II 14 -148 453597 1" 5" 3 1/4" 1 1/2" 1211 1877 KG II 14 -149 453597
__________________________________________ Fuente: Catálogo de Pernos de anclaje “HILTI KWIK BOLT II”,, 7ma., p.3A.
ANEXO 8A
Tabla de selección del perfil UPN
___________________________________________________________________
Fuente: Catálogo de materiales “DIPAC”,, 7ma. Ed., Manta Ecuador, p.58
Anexo 09
PLANO GENERAL DEL SISTEMA DE ARRASTRE
CODIGO: 5988.02.02
Anexo 10
PLANOS DE DEPIECE
BOCIN SOPORTE IZQUIERDO 5988.02.02.07TAPA DE BOCIN LADO IZQUIERDO 5988.02.02.08
PERNO DE ARRASTRE 5988.02.02.04TAPA DE BOCIN DERECHO 5988.02.02.05EJE TELESCOPICO SISTEMA FIJO 5988.02.02.06
CODIGO5988.02.02.015988.02.02.025988.02.02.03
PLANOEJE TELESCOPICO SISTEMA MOVILPLACAS SUJETADORASBOCIN SOPORTE SISTEMA MOVIL
Anexo 11
DIAGRAMA PARA SOPORTES CASO EN VIGAS
EN VOLADIZO
___________________________________________________________________
Fuente: Manual of Steel construction “AISC”,, 7ma. Ed., New York 1973, p.1-37
Anexo 12
SELECCIÓN DEL MATERIAL PARA EL EJE TELESCOPICO
________________________________________________________________
Fuente: Manual de material “BOHLER”,, 10ma. Ed., Lima Perú 1973, p.1-37
Anexo 13
SELECCIÓN DE MANIVELA
____________________________________________________________________
Fuente: Manual de manivelas para maquinarias“HALDER”,, 10ma. Ed., 1983, p.37
Anexo 14
PLANO GENERAL DE LOS PLATOS
GIRATORIOS DERECHO E IZQUIERDO
CODIGO: 5988.02.03
Anexo 15
PLANOS DE DESPIECE
BOCIN SOPORTE LADO DERECHO 5988.02.03.08
TAPA DEL DIAMETRO MAYOR 5988.02.03.02
PLANO CODIGOSOPORTE DEL DIAMETRO MAYOR 5988.02.03.01
RODAMIENTO DE BOLAS RIGIDOS 5988.02.03.07
CONO 5988.02.03.05
PARANTES 5988.02.03.03BOCIN SOPORTE 5988.02.03.04
TAPA DEL BOCIN SOPORTE 5988.02.03.06
Anexo 16
SELECCIÓN DE RODAMIENTOS
____________________________________________________
Fuente: Manual de rodamientos “FAG”, 10ma. Ed., 1983, p.37
Anexo 16-A
TABLA PARA SELECCIONAR CHAVETAS
_______________________________________
FUENTE: CASILLAS A.L, “Máquinas Cálculos de Taller”, Editorial España Pag.501.
Anexo 16-B
PROPIEDADES DEL MATERIAL AISI 4140 V-320
___________________________________________________________________ FUENTE: BOHLER,(2006), “Manual de aceros especiales”Pag.61.
Anexo 17
PLANO DE UBICACIÓN DE LAS JUNTAS DE SOLDADURA
Anexo 18
DIAGRAMAS DE LAS JUNTAS DE SOLDADURA
______________________________________________________________________ Fuente: SHIGLEY, Appold , Diseño de Ingeniería Mecánica,1era. Edición, Editorial Reverte,
Barcelona 1984, p.105.
Anexo 19
VELOCIDADES PARA DESENROLLADORES
______________________________________________________________
Fuente: www.des bobinadores.com “INTERROLL”, 10ma. Ed., 2005, p.44
Anexo 20
SELECCIÓN DE MOTO REDUCTORES
______________________________________________________________________
Fuente: Catálogos general de productos “CITAL ECUADOR”, 10ma. Ed., 2003, p.04
Anexo 21
DATOS DE APLICACIÓN Y PROCEDIMIENTOS
DE SELECCIÓN
______________________________________________________________________
Fuente: Catálogo 1090 Martín “SPROCKET”, 7ma. Ed., New york 1982, p.E-141
Anexo 22
TABLAS DE SELECCIÓN RÁPIDA
______________________________________________________________________
Fuente: Catálogo 1090 Martín “SPROCKET”, 7ma. Ed., New york 1982, p.E-164
Anexo 23
DIAMETRO DE PIÑONES Y DE CADENAS DE
RODILLOS
______________________________________________________________________
Fuente: Catálogo 1090 Martín “SPROCKET”, 7ma. Ed., New york 1982, p.E-155
Anexo 24
PLANO GENERAL DE LA CARCAZA DE
PROTECCIÓN
CÓDIGO: 5988.02.04
Anexo 25
PLANOS DE DESPIECE
PLANO CODIGOESTRUCTURA DE LA BASE 5988.02.04.01ESTRUCTURA LATERAL 5988.02.04.02PLACA DE FORRADO LATERAL 5988.02.04.03PLACA DE FORRADO FRONTAL POSTERIOR 5988.02.04.04PLACA DE FORRADO SUPERIOR 5988.02.04.05
PLACA SUJETADORA 5988.02.04.09
BISAGRAS 5988.02.04.06PUERTA 5988.02.04.07PLACA DE FORRADO LATERAL POSTERIOR 5988.02.04.08
Anexo 26
COTIZACIÓN DE MATERIALES
Anexo 27
COTIZACIÓN DE MATERIALES
Anexo 28
COSTOS DE MANO DE OBRA
______________________________________________________________________
Fuente: Cámara de Producción de Pichincha, Septiembre 2010
Anexo 29
COSTOS DE EQUIPOS
______________________________________________________________________
Fuente: Cámara de Producción de Pichincha, Septiembre 2010
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